Další síťová zařízení

Transkript

1 Další síťová zařízení Cíl kapitoly: Žák popíše aktivní síťové prvky a vysvětlí princip jejich fungování. Klíčové pojmy: Aktivní síťové prvky, vzájemné propojování, rámce (frames), opakovač repeater, regenerační zesilovač, rozbočovač hub, rozvětovač - splitter, most-bridge, způsoby přeposílání rámců, samoučcí se mosty, transparent bridging, source route bridging, přepínač switch, pokročilejší funkce přepínače, řiditelné a neřiditelné přepínače, symetrické a asymetrické spínání sítí, bufrování, ethernet switch, L3 switch, ATM přepínač, směrovač routek, brána - gateway Aktivní síťové prvky Pod pojem aktivní síťové prvky se v dnešní době zařazují všechna zařízení, která slouží potřebám vzájemného propojování v počítačových sítích. Za aktivní prvek se považuje všechno, co nějakým způsobem aktivně působí na přenášené signály - regeneruje je, zesiluje, a různě modifikuje. Vzájemné propojení je možné realizovat na různých úrovních vrstvového síťového modelu - od fyzické až po aplikační vrstvu. Mezi vzájemně propojovanými částmi (celými sítěmi či kabelovými segmenty), které mohou být dvě, nebo jich může být více, se vždy nachází určité propojovací zařízení. To ale může fungovat více různými způsoby, a právě tento způsob fungování propojovacího zařízení je určující pro charakter vzájemného propojení dílčích sítí: pokud propojovací zařízení dokáže pracovat pouze s přenosovými protokoly fyzické vrstvy, pak je označováno jako opakovač, a sítě, které propojuje, pak jsou propojeny na úrovni fyzické vrstvy. Pokud propojovací zařízení pracuje i s protokoly linkové vrstvy, tj. dokáže rozpoznat a interpretovat jednotlivé rámce (frames) a při své práci se řídit jejich obsahem, pak se jedná o propojovací zařízení označované jako most či přepínač, a jím propojené sítě jsou propojené na úrovni linkové vrstvy. Analogicky to platí pro vrstvu síťovou a směrovače, vrstvy aplikační a brány. Kromě toho existuje i jedna další kategorie propojovacích zařízení, tzv. rozbočovače tato kategorie je charakteristická tím, že nemá apriorně definovaný způsob fungování Další síťová zařízení 1/12

2 Obecná představa propojovacího zařízení Opakovač repeater Opakovač je zařízení, které přijímá digitální zkreslený, zašuměný nebo jinak poškozený signál na elektromagnetických nebo optických přenosových médiích a opravený, zesílený a správně časovaný ho vysílá dále. Signál může být poškozen elektromagnetickým polem nebo ztrátami v médiu. Šum je odstraněn tím, že příchozí signál je obnoven do původní digitální podoby a poté znovu vytvořen (analogové zesilovače zesilují i šum). Toto zařízení si lze představit jako jednoduchý digitální zesilovač, který si všímá jednotlivých přenášených bitů, ale jeho inteligence již nesahá tak daleko, aby chápal, co tyto bity znamenají. Úprava signálu při průchodu opakovačem Protože opakovače pracují přímo s elektrickým signálem, patří do první (fyzické) vrstvy referenčního modelu OSI. Propojit dvě dílčí sítě na úrovni fyzické vrstvy tedy znamená zapojit mezi ně zařízení zvané opakovač. Více opakovačů za sebou umožňuje prodloužit dosah signálu v přenosovém médiu. Potřeba opakovačů vychází z toho, že při každém přenosu signálu reálnou (neideální) přenosovou cestou dochází k určitému útlumu, zkreslení a dalším formám pokažení přenášeného signálu. Vzhledem k tomu pak není možné přenášet tyto signály na libovolně velkou vzdálenost, protože po překročení určité hranice by poškození signálu již bylo tak významné, že toho neumožňovalo domyslet si, co signál měl reprezentovat (a tudíž by nebylo možné jej ani dostatečně zrekonstruovat). Konkrétní hranice dosahu je samozřejmě závislá na mnoha faktorech (zejména na povaze přenosového média, charakteru přenášeného signálu, přenosové rychlosti atd.), ale vždy existuje. V praxi pak z této hranice vyplývá i to, že například při kabelových rozvodech není možné použít libovolně dlouhý úsek souvislého kabelu - například v případě klasického deseti megabitového Ethernetu a tzv. tenkého koaxiálního kabelu je příslušná hranice 185 metrů, při použití tzv Další síťová zařízení 2/12

3 kroucené dvoulinky dokonce jen 100 metrů atd. Pokud je třeba příslušnou hranici překonat, je nutné použít dva nebo více kabelových segmentů, a vzájemně je propojit (alespoň) prostřednictvím opakovače. Opakovač pak vůči přenášenému signálu funguje jako regenerátor utlumený a zkreslený signál, který z jedné strany (z jednoho kabelového segmentu) přijímá, regeneruje (zesílí, znovu správně vytvaruje a tím odstraní vzniklé zkreslení, ), a znovu vyšle do ostatních kabelových segmentů. Důsledkem této regenerace ve vysílání vzniká určité zpoždění. Opakovač rozesílá regenerovaný signál paušálně do všech jemu známých segmentů, a nemůže provádět žádnou selekci. Důvodem je jeho nízká inteligence - jelikož pracuje pouze na úrovni fyzické vrstvy a všímá si pouze jednotlivých bitů, nechápe jejich význam, a nedokáže tudíž určit, od koho jednotlivé bity i celé jejich skupiny pochází a komu jsou určeny. Proto musí všechno, co zaslechne z kteréhokoli svého vstupu, okamžitě rozhlásit (zopakovat) do všech ostatních segmentů. Chování opakovačů Pro správné pochopení opakovačů je vhodné si je představovat skutečně jako digitální zesilovače, které průběžně regenerují přenášený signál (jsou označovány jako regenerační zesilovače). Opakovače fungují v reálném čase a vzniklé zpoždění spojení je rovno zlomkům bitového intervalu a je dané průchodností vnitřních elektronických obvodů. Opakovače také neobsahují žádnou vnitřní paměť, do které by si ukládaly přenášená data (byť dočasně). I z tohoto faktu pak vyplývá, že opakovače mohou propojovat pouze takové segmenty, které pracují se stejnou přenosovou rychlostí - nikoli třeba segment klasického deseti megabitového a sto megabitového Ethernetu (k tomu už je nutné zařízení fungující alespoň na úrovni linkové vrstvy, např. přepínač). Další důležitou vlastností opakovačů, která vyplývá z jejich fungování na úrovni fyzické vrstvy, je skutečnost, že musí přenášet i takové věci, které by leckdy nebylo vhodné přenášet z jednoho segmentu do druhého. Charakteristické je to zejména v případě Ethernetu a jeho přístupové metody CSMA/CD, která zajišťuje vzájemnou koordinaci jednotlivých uzlů v situacích, kdy se uchází o právo vysílat po sdíleném přenosovém médiu. Vzhledem k celkové povaze Ethernetu a metody CSMA/CD přitom může docházet k tzv. kolizím, neboli situacím kdy skutečně začne vysílat více uzlů najednou (a tato nepříjemná situace se řeší až následně, po jejím vzniku). Opakovače ale nejsou pro jednotlivé komunikující uzly vůbec viditelné (alespoň v Ethernetu), a pro správné fungování metody CSMA/CD je proto nutné, aby opakovače nezasahovaly negativně do pravidel vzájemné komunikace jednotlivých uzlů - což mj. znamená to, že opakovač nesmí zastavit výskyt kolize a izolovat jej v tom segmentu, kde k němu došlo. Místo toho musí kolizi šířit i do všech ostatních kabelových segmentů, ke kterým má přístup. Ze všech těchto segmentů tak vlastně vzniká jedna tzv. kolizní doména (collision domain) - pokud kterékoli dva uzly ve stejné kolizní doméně začnou vysílat současně, dochází ke kolizi, která se týká celé kolizní domény a znemožňuje současnou komunikaci kterýchkoli jiných uzlů ve stejné kolizní doméně. Domyšleno do důsledku to pak znamená, že všechny uzly v určité kolizní doméně společně sdílí přenosovou kapacitu 10 megabitů za sekundu (v prostředí klasického Ethernetu) Další síťová zařízení 3/12

4 Rozbočovač hub Rozbočovač je aktivní prvek počítačové sítě, který umožňuje její větvení a je základem sítí s hvězdicovou topologií. Rozbočovač se chová jako opakovač. To znamená, že veškerá data, která přijdou na jeden z portů (zásuvek), zkopíruje na všechny ostatní porty, bez ohledu na to, kterému portu data náleží. To má za následek, že všechny počítače v síti vidí všechna síťová data a u větších sítí to znamená zbytečné přetěžování těch segmentů, kterým data ve skutečnosti nejsou určena. Nástupcem síťových rozbočovačů jsou přepínače, které síťový provoz inteligentně směrují (mají přehled o tom, které zařízení je připojeno ke kterému portu a data pak odešlou pouze na daný port). Rozbočovač, podobně jako opakovač, pracuje na fyzické vrstvě (1. vrstva) modelu OSI. V současné době se rozbočovače již pro ethernetové sítě nevyrábějí a jsou nahrazeny přepínači, které nabízejí vyšší bezpečnost přenášených dat - u rozbočovačů mohl vidět jakýkoliv uživatel sítě veškerou síťovou komunikaci, u přepínačů toto není (tak jednoduše) možné. Použití: pro sledování provozu na síti nebo tam, kde je vyžadováno malé zpoždění. Použití rozbočovače v optických sítích Pro optické sítě se používá také termín rozvětvovač splitter. Toto zařízení slouží jako obousměrný optický větvící prvek a umožňuje sdílet kapacitu sítě. Na jeden rozvětvovač bylo původně možné připojit maximálně 32 účastníků, novější řešení umožňuje až 64 účastníků na jednom rozvětvovači. Vlastnosti: Jedná se o pasivní prvek sítě. Nepotřebuje žádný vnější zdroj energie. Neprovádí zesilování ani jakékoliv jiné úpravy signálu. Zavádí do sítě poměrně velký útlum v závislosti na počtu výstupních portů. Most bridge Most označuje v počítačové síti síťové zařízení, které spojuje dvě části sítě na druhé (linkové) vrstvě referenčního modelu ISO/OSI. Most je pro protokoly vyšších vrstev transparentní (neviditelný), odděluje provoz různých segmentů sítě a tím zmenšuje i zatížení sítě. Mosty mohou spojovat segmenty s různou fyzickou vrstvou. Z pohledu mostu je síť rozdělená na dvě části. Most podle topologie sítě filtruje přenášené pakety, a přenáší pouze ty, které se týkají druhé části sítě. Práce mostů není závislá na síťových protokolech, a proto je pro ně transparentní - tzn. nemění způsob práce sítě. Proto lze mosty bezproblémově instalovat a udržovat. Jsou nenákladné jak při pořízení, tak i pro údržbu a provoz. Jsou vhodné pro malé sítě nebo oddělení části sítí. Pro velké sítě je vhodnější používat směrovače. Princip činnosti Most odděluje provoz dvou segmentů sítě, tak že si ve své paměti RAM sám sestaví tabulku MAC (fyzických) adres a portů, za kterými se dané adresy nacházejí. Leží-li příjemce ve stejném segmentu jako odesílatel, most rámce do jiných částí sítě neodešle. V opačném případě je odešle do příslušného segmentu v nezměněném stavu (týká se pouze tzv. Unicast rámců, které jsou určeny jedinému příjemci) Další síťová zařízení 4/12

5 Všesměrové rámce (Multicast, Broadcast) jsou naopak propouštěny bez omezení. Způsoby přeposílání rámců Liší se časovou náročností průchodu rámce mostem. store and forward Koncepčně pracují způsobem ulož a předej rámec z jednoho rozhraní přijmou, uloží si do vyrovnávací paměti, prozkoumají jeho hlavičky (zkontroluji FCS) a následně odvysílají do příslušného rozhraní. Chybný rámec zahodí. cut-through switching Současná zařízení ale tento proces často optimalizují, takže k analýze hlaviček dochází, jakmile dorazí začátek rámce. Ani s vysíláním do cílového rozhraní se nečeká, až dorazí celý rámec, ale zahajuje se co nejrychleji, aby zpoždění rámce bylo minimální. Nekontroluje chyby. Odešle i chybný rámec. fragment free rámec je přeposílán až po přijetí 64 bytů, po ujištění, že na daném segmentu nevznikla kolize - má význam v případě, kdy je připojen rozbočovač. Minimální velikost rámce je 64 B. Proto rámec menší než 64 B je zahozen. adaptive switching automatické přepínání mezi metodami cut-through switching a store and forward. Spínací zařízení musí uchovávat pakety, poněvadž výstupní port může být v daném čase obsazen, nebo pracuje na jiné rychlosti. Podle toho, kde se vytváří fronta paketů, dělíme zařízení na: 1. Zařízení s pamětí (frontou FIFO) na každém výstupním portu vyslání paketu na výstupní port se provede až po odeslání všech předchozích paketů, tedy jeden paket čekající na uvolnění portu zbrzdí celou frontu. 2. Zařízení se sdílenou pamětí pro všechny porty. Obsazený port nebrzdí ostatní pakety jdoucí na jiné porty. Vhodné pro velké objemy dat a porty s různou rychlostí. Samoučící se mosty Most se učí topologii sítě z toho, jak mu z různých stran přichází jednotlivé rámce: z adresy jejich odesílatele a z faktu, že daný rámec mu přišel z určitého segmentu, si domyslí, kde se příslušný odesílající uzel nachází. Pokud o příjemci ještě nic neví (tj. neví, ve kterém segmentu se tento nachází), samoučící most se zachová panicky a rámec rozešle na všechny existující strany. Z případné odpovědi si pak ale odvodí skutečné umístění příslušného uzlu, a tak následný provoz již může předávat cíleně jen do příslušného segmentu (Backward Learning Algorithm). Filtrovací pravidla jsou vytvářena z přijatých rámců. Díky právě naznačenému způsobu fungování je možné realizovat samoučící se mosty jako zařízení bez jakéhokoli konfigurování (na rozdíl od směrovačů), které stačí zapojit do sítě a ponechat jejich osudu. Po krátké fázi počátečního učení již fungují s maximální možnou efektivitou. Jediné, před čím je třeba samoučící se mosty chránit, je existence smyček (cyklů, redundantních cest): takovýto cyklus totiž může způsobit, že jeden a tentýž paket by se k samoučícímu mostu mohl dostat ze dvou různých směrů. Samoučící se mosty jsou dnes typické pro prostředí Ethernetu (kde se jiné druhy mostů snad ani nevyskytují). Inteligentnější Ethernetové mosty se přitom dokáží vyrovnat i s existencí cyklů, resp. smyček: dokáží je rozpoznat a domluvit se Další síťová zařízení 5/12

6 s ostatními mosty na tom, že některý segment uměle vyřadí z provozu a tím cyklus odstraní. Způsoby rozhodování o směrování: Transparent bridging (transparentní, průhledné, přemosťování) je používáno především pro ethernetové sítě (případně i pro FDDI sítě). Mosty jsou neviditelné (průhledné) pro koncové stanice, kterým se propojené sítě jeví jako jedna lokální síť. Most potřebuje znát topologii sítě, ve které se nachází. To je řešeno vhodným nakonfigurováním interních směrovacích tabulek, ať už statickým naplánováním nebo pomocí samotících se mostů. Source route bridging (zdrojové směrování) je používáno ve spojení s token-ring sítěmi. Oproti první metodě, kde se kladly větší nároky na most, je zde tomu naopak a cílem je, aby byl most co nejjednodušší. Každý paket musí kromě adresy odesílatele a příjemce obsahovat také posloupnost adres všech mostů, kterými musí paket projít. Propojovací uzly (mosty), přes které rámec prochází, pak mají minimum práce - pouze se podívají na příslušné místo do hlavičky rámce, a zachovající se podle toho, co zde najdou. Vysílající uzel si tedy dříve než pošle první paket, musí zjistit celou cestu k cílové stanici prostřednictvím průzkumného rámce, který nejprve vypustí na všechny strany, a který se šíří na principu laviny (a po dosažení svého cíle se vrací zpět a informuje svého odesilatele o nekratší cestě k cíli). Přepínač switch Přepínač je aktivní síťový prvek, propojující jednotlivé segmenty a uzly sítě. Přepínač obsahuje větší či menší množství portů (až několik stovek), na něž se připojují síťová zařízení nebo části sítě. Pojem přepínač se používá pro různá zařízení v celé řadě síťových technologií. Přepínač v lokálních sítích slouží k rovnoměrnému rozložení toku v jednotlivých částech sítě, především k poskytnutí co možná největší kapacity uzlům. Umožňují tak sdružovat do segmentu stanice s malými nároky na síť, kdežto stanice s velkými nároky spíše rozhazovat do různých segmentů nebo přidělovat samostatné porty. Je to centrální bod, který poskytuje každému uzlu jeho vlastní kanál. Přepínač je specializovaný počítač, který obsahuje CPU, paměť a OS. Přepínače nerespektují přístupová práva a omezení, aby fungovaly rychle. Navíc zabezpečení nelze dělat na linkové úrovni. Práva lze respektovat až na síťové úrovni. Proto přepínače utváří po stránce přístupové jednotnou (homogenní) síť. Přepínače neumožňují vybudovat Firewall. Pro oddělení práv se používají směrovače. Pro sdružování výstupů do segmentů jsou vhodné přepínače. Tyto pak do všech výstupů patřících do jednoho segmentu vysílají pakety naráz Další síťová zařízení 6/12

7 Rozmístění kolizních domén v síti Přepínače umožňují využívat v uzlu kabel bez kolizí, směrují pouze na určený uzel (segment) a tak zbytečně nezatěžují kabely. Pracují na úrovni 2. (linkové) vrstvy OSI. Nevýhodou je vysoká cena za port. Proto je výhodné rozdělit síť na domény a teprve tyto domény spojovat pomocí přepínačů. Podporují full duplex. Počty portů se obvykle pohybují od 5 do 128. Napájení je buď samostatné, nebo přes datový kabel (norma 802.3af). Tato zařízení jsou označována jako Power Source Equipment PSE, která musí umět oddělovat data od napájení a Powered Devices PD která dokážou posílat data data po silovém vedení v datovém kabelu. Přepínače obvykle nemají vypínač pro napájení. Přepínače dnes často nabízejí i některé pokročilejší funkce, jako například: Sdružování portů - port trucking - zvyšování rychlosti přenosu na n krát rychlost jedné linky. Při sdružení až osmi portů se zvýší rychlost až na 800Mb/s. VLAN podpora virtuálních sítí dle normy IEEE802.1Q Upřednostňování paketů priority queues dle normy IEEE802.1P Řízení toku - Flow kontrol zabraňuje ztrátám na přetížených linkách Automatická volba rychlosti přenosu - podle kabeláže přepínač detekuje rychlost připojené sítě Správa přepínače pro konfiguraci jsou přepínače opatřeny speciálními porty a/nebo mohou být konfigurovány přes síť (pomocí webového rozhraní - HTTP nebo telnetu), pak mají pro tento účel a jen pro tento účel svou IP adresu. SNMP - vzdálená správa zařízení, hlášení určitých stavů a situací apod. Přepínače bývají občas vybaveny také konektorem pro monitorování provozu. Umožňuje se tak sledování provozu, vytížení stavu a to pomocí webového prohlížeče nebo SNMP. Přepínače dělíme na řiditelné a neřiditelné: Neřiditelné přepínače jsou jednodušší a slouží tam, kde není zapotřebí konfigurace. Podporují automatickou volbu rychlosti přenosu, sdružování portu a VLAN Další síťová zařízení 7/12

8 Řiditelné přepínače jsou určeny pro budování rozsáhlejších sítí. Mají jak metalické tak i optické konektory. Pro nastavení se používá řídící port (RJ45) obvykle na boku přepínače, který se propojuje kříženým kabelem přes adapter na sériový port počítače. Podporují VLAN, prioritizaci, port trunking a Flow kontrol. Spínání sítí rozdělujeme na symetrické všechny větve mají stejnou šířku pásma (rychlost přenosu) a na asymetrické některá větev (větve) mají odlišnou rychlost. U těchto zařízení je nutné bufrování. Dvourychlostní přepínače umí automaticky detekovat podle kabeláže rychlost připojené sítě. Ethernet switch Přepínač se nejčastěji používá jako aktivní prvek v síti Ethernet realizované kroucenou dvojlinkou. Zde nahradil dříve používané rozbočovače, které signál jednoduše kopírovaly do všech ostatních rozhraní. Pracuje zde na 2. vrstvě OSI modelu. Vedle vyššího výkonu (stanice jsou připojené k různým rozhraním přepínače, takže navzájem nesoutěží o médium) znamená přínos i pro bezpečnost sítě, protože médium již není sdíleno a data se vysílají jen do rozhraní, jímž je připojen jejich adresát. L3 switch Díky svému rozšíření v Ethernetu se pojem switch vžil pro rychlý prvek rozhodující o dopravě paketů. Když se pak objevily Ethernetové switche s rozšířenými funkcemi, které dokázaly analyzovat protokol IP a fungovat jako směrovače, začal se pro ně používat pojem L3 switch. L3 zde označuje 3. vrstvu modelu OSI, ve které takové zařízení pracuje. Původní L3 switche byly velmi rychlé, ale jednoduché. Typicky měly jen velmi omezenou podporu směrovacích protokolů a veškerých pokročilých funkcí. Postupem času se jejich schopnosti rozšiřovaly a v současnosti se pojem L3 switch používá víceméně jako synonymum pro směrovač. Přepínače pracující na třetí vrstvě musí mít mimo tabulky MAC adres také tabulky IP adres a IP adresy několika (cca 10) přepínačů pracujících na třetí vrstvě tj. Next Hop Router. Analogicky se můžete setkat s pojmem L4 switch pro zařízení, jež umí analyzovat protokol 4. vrstvy OSI modelu a zpracovávat a filtrovat pakety např. podle čísel portů. Přepínače pracující na vyšších vrstvách (3. a 4.) dovedou upřednostňovat přenosy a jsou vhodné pro VoIP a jiné časově senzitivní přenosy a dále umí provádět autentizaci uživatelů. ATM přepínač V síti ATM představují přepínače základní stavební kameny sítě. Mají úlohu podobnou jako směrovače v IP - hledají cesty pro přepravu paketů a zajišťují ji. ATM je ovšem služba spojovaná, proto ATM přepínač hledá cestu k cíli jen při navázání spojení. V případě úspěchu si ji poznamená do předávacích tabulek. Jednotlivé datové buňky pak předává velmi rychle na základě jimi nesených identifikátorů (VPi,VCi), podle nichž pozná příslušnost k dříve navázanému spojení Další síťová zařízení 8/12

9 Mosty versus směrovače Jak mosty, tak směrovače slouží k řízení toku dat, ale pracují pomocí různých metod. Mosty pracují na 2. (linkové) vrstvě (L2), směrovač pak na 3. (síťové) vrstvě (L3) referenčního modelu ISO/OSI. Most tedy směruje rámce podle jejich hardwarové MAC adresy, zatímco směrovač se rozhoduje podle IP adresy uvnitř přenášeného datagramu. Klasický most proto není schopen rozlišovat sítě. Z různých důvodů se však do mostů tato schopnost implementuje, takže most může ležet na pomezí. Při projektování větší sítě si musíme vybrat mezi přemostěním nebo rozdělením na různé podsítě propojené směrovači. Pokud je v síti se směrovači počítač fyzicky přesunut z jedné síťové oblasti do jiné, musí mu být přidělena jiná IP adresa. Pokud je počítač přesunut uvnitř přemostěné sítě, není potřeba nic překonfigurovávat. Směrovač router Směrovače umožňují propojit a oddělit jednotlivé sítě (i s různými protokoly) a tím zmenšit jejich zatížení. Navíc umožňují je oddělit po stránce přístupových práv. Lze na nich budovat firewally (mají filtrovací tabulky) a lze se přes ně připojit k Internetu. Dalším úkolem je i šifrování (zejména u privátních sítí) dále vysokorychlostní směrování a IP QoS. Směrovače používají síťovou vrstvu (3. vrstva) OSI, která pro každý typ síťového protokolu pracuje s odlišným adresovým schématem. V TCP/IP sítích pracuje s IP adresami a ne s MAC adresami. Dále používá informace z vyšších vrstev jako je: Informace o dílce paketu MTU length maximální délka spojové jednotky. Pokud skutečná dílka je větší provede fragmentaci paketu (pouze IPv4). Životnost paketu, jejíž hodnotu průchodem snižuje Priority Koncové adresy Kompatibilitu mezi několika standardy zajišťuje směrovač logikou, která je podstatně složitější než u mostů. Směrovače odstraňují z paketů hlavičky a konce linkové a fyzické vrstvy a nahrazují je novými. Hlavičku síťové vrstvy v podstatě nemění, ale rozumí ji a řídí se podle ní. Směrovače musí mít dostatečnou vyrovnávací paměť, zejména tam, kde přechází z rychlejší do pomalejší sítě. Jsou určeny k segmentování sítě, zajištění její bezpečnosti, řízení a přístupu na WAN. Směrovače vytváří broadcast domény. Směrovače musí znát detailně připojené sítě (domény, podsítě) a musí umět tyto sousední sítě informovat o vlastní konfiguraci a směrovací tabulce. Směrovače tedy provádí mnohem více softwarové činnosti než mosty. Směrují provoz podle síťových adres -adres 3. vrstvy- (nikoliv fyzických) a propouští jen ty, které mají adresu v druhé části sítě. Pakety s neznámými adresami se zasílají na sběrný port k implicitní síti, nebo jsou smazány. Směrovací tabulka je založena na logickém uspořádání sítě a obsahuje adresy sítí (lze ji softwarově měnit). Směrovače se statickým směrováním mají nulovou režii, ale neumí stanovit alternativní cestu. Směrovače s dynamickým směrováním dovedou stanovit pro nižší vrstvy protokolu nejlepší cestu paketů s ohledem na využití a obsazenost cest (počet směrovačů, propustnost, zpoždění, spolehlivost, zátěž cesty, max. délka paketu). Urychlují tím Další síťová zařízení 9/12

10 přenos. Doplňování tabulky se děje také analýzou zaslaných paketů, kdy se určuje počet směrovačů, přes které paket šel z dané sítě. Jsou dva hlavní typy dynamických směrovacích algoritmů: Algoritmus vektorů vzdáleností Distance Vektor Algoritmus DVA (protokoly RIP, igrp). Jsou náchylné k duplicitě a ke smyčkám. Algoritmus stavů spojů Link State Algoritmus LSA (protokol OSPF) Síť se směrovačem Směrovače jsou závislé na protokolu a dovedou transformovat protokoly jako jsou TCP_IP, IPX,DECnet, RIP, OSPF a IS-IS protokol. Podporují řízení sítě a bezpečnost. Jsou vhodné pro rozšiřování sítí a pro velké sítě. Jsou drahé a nákladné jak pro pořízení, tak i pro správu. Směrovače čtou hlavičky paketů 3. vrstvy. Jsou viditelné v síti a mají svou adresu, na kterou jsou směrovány vysílané pakety. Tedy vysílací uzel musí znát adresu směrovače, který vede ven z dané sítě. Při vysílání paketů se zapisují do hlaviček i adresy směrovačů. Vzhledem k tomu, že směrovače jsou závislé na protokolu (IPX,TCP, ) je nutné u většiny sítí používat víceprotokolové směrovače. Ty fungují jako několik samostatných jednoprotokolových směrovačů. Směrovače musí znát topologii celé sítě. Při směrování mohou být adaptabilní, tj. získávají informace o síti a přizpůsobují se změnám v síti, nebo neadaptibilní, pak nevyžadují monitorování sítě. Při instalaci vyžadují velké odborné znalosti (nejsou typu PnP). Modulární konstrukce směrovačů jsou vybaveny přídavnými kartami WAN/hlas (WIC/VIC). Dále umožňují integraci datových, hlasových a faxových služeb, virtuální sítě a bezpečné připojení. Podporují standardy Internet Protocol Security (IPSec) Data Encrypting Standard (DES) a 3DES, Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP). Umožňují propojení 100 simultánních VPN tunelů Další síťová zařízení 10/12

11 Prostředky pro vyšší vrstvy Přepínáním na 3. a 4. vrstvě lze zajistit pokročilé funkce např. bezpečnostní filtrování (již na 3. vrstvě) regulaci a upřednostňování síťového provozu (QoS) Brána gateway Brána je zařízení, které fyzicky propojuje vzájemně nekompatibilní sítě nebo zařízení. Typickou aplikací je připojení PC na mainframe nebo ke službám X.25. Pracuje v relační, prezentační a aplikační vrstvě. Např.: propojení datové sítě s GSM sítí - brána přijme z Internetu pomocí webové stránky zprávu, kterou odešle do mobilní GSM sítě v podobě SMS zprávy nebo brány mezi různými sítěmi pro zasílání zpráv (ICQ, Jabber, ) a podobně. Brána přijme celou zprávu, která se může skládat z mnoha menších částí (např. datagramů). Pak zprávu převede do formátu určeného pro cílovou síť a odešle. Bránu tak tvoří speciální program spuštěný na počítači, který je připojen do obou různých sítí (tj. například do Internetu pomocí síťové karty a do GSM sítě pomocí mobilního telefonu připojeného přes sériový port). Kontrolní otázky Co jsou to aktivní síťové prvky? Popište funkci opakovače. Na které vrstvě referenčního modelu ISO/OSI pracuje opakovač? Jak se liší opakovač od rozbočovače? Na které vrstvě referenčního modelu ISO/OSI pracuje rozbočovač? Co je to most? Jaký je princip činnosti mostu? Popište funkci přepínače. Jak se liší most od přepínače? Co je to směrovač? Na které vrstvě referenčního modelu ISO/OSI pracuje směrovač? Co je to brána (gateway)? Použitá literatura PETERKA, J. e-archiv Jiřího Peterky: Propojování na úrovni fyzické vrstvy a opakovače [online]. [cit ]. Dostupný z < PETERKA, J. e-archiv Jiřího Peterky: Hub [online]. [cit ]. Dostupný z < Opakovač - Wikipedie [online]. poslední revize [cit ]. Dostupný z < Switch - Wikipedie [online]. poslední revize [cit ]. Dostupný z < Další síťová zařízení 11/12

12 Gateway - Wikipedie [online]. poslední revize [cit ]. Dostupný z < > Další síťová zařízení 12/12