Работа маршрутизаторов в компьютерной сети

составной сети, изображенной на рисунке ниже. В этой сети 20

маршрутизаторов объединяют 18 сетей в общую сеть; S1, S2, ... , S20 - это

номера сетей. Маршрутизаторы имеют по нескольку портов (по крайней мере, по

два), к которым присоединяются сети. Каждый порт маршрутизатора можно

рассматривать как отдельный узел сети: он имеет собственный сетевой адрес и

собственный локальный адрес в той подсети, которая к нему подключена.

Например, маршрутизатор под номером 1 имеет три порта, к которым подключены

сети S1, S2, S3. На рисунке сетевые адреса этих портов обозначены как

М1(1), Ml (2) и М1(3). Порт М1(1) имеет локальный адрес в сети с номером

S1, порт Ml (2) - в сети S2, а порт М1(3) - в сети S3. Таким образом,

маршрутизатор можно рассматривать как совокупность нескольких узлов, каждый

из которых входит в свою сеть. Как единое устройство маршрутизатор не имеет

ни отдельного сетевого адреса, ни какого-либо локального адреса.

[pic]

Рис. Принципы маршрутизации в составной сети

В сложных составных сетях почти всегда существует несколько

альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами.

Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти

пакет от отправителя до пункта назначения. Так, пакет, отправленный из узла

А в узел В, может пройти через маршрутизаторы 17, 12, 5, 4 и 1 или

маршрутизаторы 17,13, 7, 6 и З. Нетрудно найти еще несколько маршрутов

между узлами А и В.

Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы,

а также конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющейся у этих

устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании

указанного критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает

задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная

способность маршрута для последовательности пакетов. Часто также

используется весьма простой критерий, учитывающий только количество

пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов (хопов).

Чтобы по адресу сети назначения можно было бы выбрать рациональный

маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор

анализируют специальную информационную структуру, которая называется

таблицей маршрутизации. Используя условные обозначения для сетевых адресов

маршрутизаторов и номеров сетей в том виде, как они приведены на рисунке

выше, посмотрим, как могла бы выглядеть таблица маршрутизации, например, в

маршрутизаторе 4:

Таблица маршрутизации маршрутизатора 4:

[pic]

В первом столбце таблицы перечисляются номера сетей, входящих в

интерсеть. В каждой строке таблицы следом за номером сети указывается

сетевой адрес следующего маршрутизатора (более точно, сетевой адрес

соответствующего порта следующего маршрутизатора), на который надо

направить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к сети с данным

номером по рациональному маршруту.

Когда на маршрутизатор поступает новый пакет, номер сети назначения,

извлеченный из поступившего кадра, последовательно сравнивается с номерами

сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает,

на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет. Например, если на

какой-либо порт маршрутизатора 4 поступает пакет, адресованный в сеть S6,

то из таблицы маршрутизации следует, что адрес следующего маршрутизатора -

М2(1), то есть очередным этапом движения данного пакета будет движение к

порту 1 маршрутизатора 2.

Поскольку пакет может быть адресован в любую сеть составной сети,

может показаться, что каждая таблица маршрутизации должна иметь записи обо

всех сетях, входящих в составную сеть. Но при таком подходе в случае

крупной сети объем таблиц маршрутизации может оказаться очень большим, что

повлияет на время ее просмотра, потребует много места для хранения и т. п.

Поэтому на практике число записей в таблице маршрутизации стараются

уменьшить за счет использования специальной записи - «маршрутизатор по

умолчанию» (default). Действительно, если принять во внимание топологию

составной сети, то в таблицах маршрутизаторов, находящихся на периферии

составной сети, достаточно записать номера сетей, непосредственно

подсоединенных к данному маршрутизатору или расположенных поблизости, на

тупиковых маршрутах. Обо всех же остальных сетях можно сделать в таблице

единственную запись, указывающую на маршрутизатор, через который пролегает

путь ко всем этим сетям. Такой маршрутизатор называется маршрутизатором по

умолчанию, а вместо номера сети в соответствующей строке помещается особая

запись, например default. В нашем примере таким маршрутизатором по

умолчанию для сети S5 является маршрутизатор 5, точнее его порт М5(1). Это

означает, что путь из сети S5 почти ко всем сетям большой составной сети

пролегает через этот порт маршрутизатора.

Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий

маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов

он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы

маршрутизации. Еще раз подчеркнем, что каждый порт идентифицируется

собственным сетевым адресом.

Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблице

маршрутизации сразу нескольких строк, соответствующих одному и тому же

адресу сети назначения. В этом случае при выборе маршрута принимается во

внимание столбец «Расстояние до сети назначения». При этом под расстоянием

понимается любая метрика, используемая в соответствии с заданным в сетевом

пакете критерием (часто называемым классом сервиса). Расстояние может

измеряться хопами, временем прохождения пакета по линиям связи, какой-либо

характеристикой надежности линий связи на данном маршруте или другой

величиной, отражающей качество данного маршрута по отношению к заданному

критерию. Если маршрутизатор поддерживает несколько классов сервиса

пакетов, то таблица маршрутов составляется и применяется отдельно для

каждого вида сервиса (критерия выбора маршрута).

В табл таблице маршрутизации маршрутизатора 4 (см. выше) расстояние

между сетями измерялось хопами. Расстояние для сетей, непосредственно

подключенных к портам маршрутизатора, здесь принимается равным 0, однако в

некоторых реализациях отсчет расстояний начинается с 1.

Наличие нескольких маршрутов к одному узлу делают возможным передачу

трафика к этому узлу параллельно по нескольким каналам связи, это повышает

пропускную способность и надежность сети.

Задачу маршрутизации решают не только промежуточные узлы -

маршрутизаторы, но и конечные узлы - компьютеры. Средства сетевого уровня,

установленные на конечном узле, при обработке пакета должны, прежде всего,

определить, направляется ли он в другую сеть или адресован какому-нибудь

узлу данной сети. Если номер сети назначения совпадает с номером данной

сети, то для данного пакета не требуется решать задачу маршрутизации. Если

же номера сетей отправления и назначения не совпадают, то маршрутизация

нужна. Таблицы маршрутизации конечных узлов полностью аналогичны таблицам

маршрутизации, хранящимся на маршрутизаторах.

Таблица маршрутизации для конечного узла В приведённой выше сети могла

бы выглядеть следующим образом (см. таблицу ниже). Здесь MB - сетевой адрес

порта компьютера В. На основании этой таблицы конечный узел В выбирает, на

какой из двух имеющихся в локальной сети S3 маршрутизаторов следует

посылать тот или иной пакет.

Таблица маршрутизации конечного узла В:

[pic]

Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются

приемом маршрутизации по умолчанию. Хотя они также в общем случае имеют в

своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, что

объясняется периферийным расположением всех конечных узлов. Конечный узел

часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об

адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в

локальной сети этот вариант - единственно возможный для всех конечных

узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети,

когда перед конечным узлом стоит проблема их выбора, задание маршрута по

умолчанию часто используется в компьютерах для сокращения объема их таблицы

маршрутизации.

Ниже помещена таблица маршрутизации другого конечного узла составной

сети - узла А. Компактный вид таблицы маршрутизации отражает тот факт, что

все пакеты, направляемые из узла А, либо не выходят за пределы сети S12,

либо непременно проходят через порт 1 маршрутизатора 17. Этот маршрутизатор

и определен в таблице маршрутизации в качестве маршрутизатора по умолчанию.

Таблица маршрутизации конечного узла А:

[pic]

Еще одним отличием работы маршрутизатора и конечного узла при выборе

маршрута является способ построения таблицы маршрутизации. Если

маршрутизаторы обычно автоматически создают таблицы маршрутизации,

обмениваясь служебной информацией, то для конечных узлов таблицы

маршрутизации часто создаются вручную администраторами и хранятся в виде

постоянных файлов на дисках.

3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Исходные данные к расчету:

-тип грунта – торф;

-заземлители расположены в ряд;

-основные параметры (геометрические размеры) одиночного заземлителя: l = 3

м, d = 2,5" = 0,0635 м, t = 1 м;

-общее сопротивление контура должно быть не болеее 4 Ом.

В начале определяется сопротивления одиночного заземлителя по формуле (1)

По типу грунта из таблицы 1 берем ? = 20 Ом*м

Rо =(? / 2*?*?)*(?n 2* l / d + 0.5*?n (4t+l)/(4t-l)) (1)

[pic][pic]

Rо =(20/(2*3,14*3))*(LN(2*3/0,0635)+0,5*LN((4*1+3)/(4*1-3)))=5,9 Ом

Где ? – удельное сопротивление грунта, определяемое по таблице 1;

? ,d ,t-геометрические размеры одиночного заземлителя;

Таблица 1 – Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды.

|Наименование грунта и |Удельное сопротивление ?,ом* м |

|воды | |

| |Возможные пределы |При влажности 10-20% |

| |колебаний | |

|Глина |08-70 и более |40 |

|Суглинок |40-150 и более |100 |

|Песок |400-700 и более |700 |

|Супесь |150-400 и более |300 |

|Торф |10-30 |20 |

|Чернозем |9-50 и более |30 |

|Садовая земля |1,5-6 |40 |

|Каменистый грунт |15-40 |- |

|Скалистый грунт |200-400 |- |

|Вода морская |0,02-0,1 |- |

|Вода речная |1-10 |- |

|Вода прудовая |4-5 |- |

|Вода грунтовая |2-7 |- |

Таблица 2 – Коэффициенты использования контура заземления ?c

|Число |Отношение расстояний между заземлителями к их длине |

|заземл| |

|ителей| |

|п | |

| |1 |2 |3 |1 |2 |3 |

| |Заземлители размещены в ряд |Заземлители размещены по |

| | |контуру |

|2 |0,85 |0,91 |0,94 |- |- |- |

|4 |0,73 |0,83 |0,89 |0,69 |0,78 |0,85 |

|6 |0,65 |0,77 |0,85 |0,61 |0,73 |0,80 |

|10 |0,59 |0,74 |0,81 |0,55 |0,68 |0,76 |

|20 |0,48 |0,67 |0,76 |0,47 |0,63 |0,71 |

|40 |0,4 |0,6 |0,7 |0,41 |0,58 |0,66 |

|60 |- |- |- |0,39 |0,55 |0,64 |

|100 |- |- |- |0,36 |0,52 |0,62 |

Затем предварительно определяется количество заземлителей. По формуле (2):

n = (Rо*?о)/(Rз*?э) (2)

n = (5,9*1,2) / (4 * 0,8) = 2,2

Где : ?о-коэффициент сезонности (1,1 …1,3 ),

?э-коэффициент экранирования ( 0,7….0,9);

Rз =4 Ом,

Ro- из формулы 1

Количество заземлителей : n = 2

Коэффициент использования заземлителя -?c (контура заземления )

определяется по таблице 2 ; ?п - коэффициент использования горизонтального

полосового заземлителя,соединяющего вертикальные стержневые заземлители;

определяется из таблицы 3.

?c = 0.48

?п = 0.42

Rп – сопротивление полосового заземлителя, т.е стальной полосы,

окольцовывающей контур

Rп определяется по формуле 3 :

Rп = (?/2*?*?п )*?n (A) (3)

A=(?пІ/b*t) ;

?п = n * l;

?п = 2,2 * 3 = 6,6 м;

Rп = (20/(2*3,14*6,6))*LN((6,6*6,6)/(0,07*1))=3,1 Ом

Где : b - ширина полосы. Выбирается в пределах : 40,50,70,80,90,100

мм;

?п - длина полосы, окольцовывающей контур электродов

Таблица 3 – Коэффициент использования полосового заземлителя ?п

|Отношение |Число стержневых заземлителей |

|расстояний| |

|между | |

|стержневым| |

|и | |

|заземлител| |

|ями к | |

|длине | |

1 |- |0,45 | 0,40 |0,34 |0,27 |0,22 |0,20 |0,19 | |2 |- |0,55 |0,48 |0,40

|0,32 |0,29 |0,27 |0,23 | |3 |- |0,70 |0,64 |0,56 |0,45 |0,39 |0,36 |0,33 |

|

Сопротивление контура заземления. Стержни и полосу можно рассматривать

как два параллельно включенных сопротивления

R гр= Ro *Rп /(Ro*?п + Rп*?с*n) (4)

?c = 0,85 - Из таблицы 2

?п = 0,85 - Из таблицы 3

R=5,9 * 3,1/(5,9 * 0,85 + 3,1 * 0,85 * 2,2) = 1,7 Ом

R=1,7 Ом

4 ВЫВОД

В результате работы над курсовым проектом была самостоятельно изучена

работа и функции выполняемые маршрутизаторами в компьютерных сетях. Были

рассмотрены режимы работы, протоколы, таблицы маршрутизации и разные

варианты построения локальных вычислительных сетей при помощи

маршрутизаторов.

Маршрутизаторы разработаны для использования в больших ЛВС и

существенно оптимизируют работу всей сети, экономят затраты на передачу

информации, повышают надёжность работы сети в случае выхода из строя как

отдельных её компонентов, так и целых сегментов, позволяя использовать

разные режимы передачи информации внутри сети, а также дают возможность

соединения в единую сеть подсетей с разными протоколами и интерфейсами и

способами передачи данных. Маршрутизатор программируется посредством

таблицы маршрутизации и в дальнейшем не требует вмешательства

администратора сети. Соседние маршрутизаторы периодически опрашивают друг

друга и в случае пропадания связи перенаправляют информацию на другие

«живые» участки сети. При помощи таблицы маршрутизации можно задать

приоритет передачи информации через тот или иной маршрутизатор, исходя из

соображения скорости, важности, стоимости и загруженности сети.

4 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 http://www.unix.org.ua/ip/glava_8.htm

2 http://www.unix.org.ua/routing/24/1.html

3 http://www.computerra.ru/offline/1997/216/805/

4 http://compdoc.ru/network/equip/router/

5 http://www.unix.org.ua/ip/glava_4.htm

6 Методическое пособие по расчету контура заземлений

7 Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети». Питер.

Санкт-Петербург, 2002

8 Крейг Закер «Компьютерные сети. Модернизация и поиск

неисправностей» БХВ Санкт-Петербург 2001г

-----------------------

Изм.

№ докум.

Дата

Подпись

Лист

КП01.220495.000 ПЗ

24

Лист

Страницы: 1, 2, 3