روتر چیست و چگونه کار می‌کند؟ + انواع روتر

روتر یک وسیله فیزیکی یا مجازی است که اطلاعات را بین دو یا چند شبکه کامپیوتری packet-switched ارسال می‌کند. روتر آدرس پروتکل اینترنت مقصد بسته داده (آدرس IP) را بررسی کرده، بهترین راه را برای رسیدن به مقصد محاسبه می‌کند و سپس آن ارسال می‌کند.

روتر یک نوع رایج دروازه است و در جایی قرار می‌گیرد که دو یا چند شبکه در هر نقطه اینترنت به هم می‌رسند. صدها روتر ممکن است یک بسته را هنگام حرکت از یک شبکه به شبکه دیگر در مسیر رسیدن به مقصد نهایی خود ارسال کنند. در مدل OSI، روترها با لایه شبکه (لایه 3) مرتبط هستند.

روترهای سنتی دستگاه‌های مستقلی هستند که از نرم افزار اختصاصی استفاده می‌کنند. در مقابل، روتر مجازی یک نمونه نرم افزاری است که همان عملکردهای روتر فیزیکی را انجام می‌دهد. روترهای مجازی معمولاً روی سرورهای پایه اجرا می‌شوند. (به تنهایی یا با سایر عملکردهای شبکه مجازی، مانند فیلترینگ بسته‌های فایروال، تعادل بار و قابلیت‌های بهینه‌سازی شبکه WAN)

سایر دستگاه‌های شبکه، مانند نقاط دسترسی بی‌سیم و سوئیچ‌ها ممکن است دارای عملکرد روتر داخلی باشند.

روتر چگونه کار می‌کند؟

روتر، آدرس IP مقصد هدر (header) بسته را بررسی کرده و آن را با جدول مسیریابی مقایسه می‌کند تا بهترین گام بعدی بسته را تعیین کند. جداول مسیریابی، دستورالعمل‌هایی را برای ارسال داده‌ها به مقصدهای شبکه خاص، (گاهی در زمینه متغیرهای دیگری مانند هزینه) فهرست می‌کنند. آنها مجموعه الگوریتمی از قوانین را تشکیل می‌دهند که بهترین راه برای انتقال ترافیک به هر آدرس IP داده شده را محاسبه می‌کند.

یک جدول مسیریابی اغلب یک مسیر پیش‌فرض را مشخص می‌کند، که هر زمان که مسیریاب نتواند گزینه ارسال بهتری برای یک بسته معین پیدا کند، از آن استفاده می‌کند. به عنوان مثال، روترهای معمولی، تمام ترافیک خروجی را در یک مسیر پیش فرض به ارائه دهنده خدمات اینترنتی خود (ISP) هدایت می‌کنند.

جداول مسیریابی می‌توانند ایستا باشند یعنی به صورت دستی پیکربندی شوند و یا پویا باشند. روترهای پویا به طور خودکار جداول مسیریابی خود را بر اساس فعالیت شبکه به‌روز می‌کنند و اطلاعات را از طریق پروتکل‌های مسیریابی با دستگاه‌های دیگر مبادله می‌کنند.

همچنین بسیاری از روترها ترجمه آدرس شبکه (NAT) را نیز انجام می‌دهند و با آدرس‌دهی مجدد تمام ترافیک خروجی با یک آدرس IP عمومی مشترک، از آدرس‌های IP خصوصی شبکه LAN محافظت می‌کنند. NAT به حفظ آدرس‌های IP معتبر جهانی و بهبود امنیت شبکه کمک می‌کند.

انواع روتر

روترهای اصلی مورد استفاده توسط ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP) سریع‌ترین و قدرتمندترین نوع روترها هستند و در مرکز اینترنت قرار می‌گیرند و اطلاعات را در امتداد ستون فقرات اصلی فیبر نوری ارسال می‌کنند. روترهای سازمانی، شبکه‌های سازمان‌های بزرگ را به این روترهای اصلی متصل می‌کنند.

روتر لبه (edge) که به عنوان روتر دسترسی نیز شناخته می‌شود، دستگاهی با ظرفیت کمتر است که در مرز یک LAN قرار دارد و آن را به یک اینترنت عمومی یا یک WAN خصوصی و/یا LAN خارجی متصل می‌کند. روترهای خانگی و اداری کوچک به عنوان روترهای لبه مشترک در نظر گرفته می‌شوند.

مسیریاب‌های فرعی، مکان‌های دفتر راه دور سازمان را به WAN آن متصل می‌کنند و به روترهای لبه محوطه اولیه شبکه متصل می‌شوند. روترهای فرعی اغلب ویژگی‌های اضافی مانند multiplexing تقسیم زمان، قابلیت‌های مدیریت LAN بی‌سیم و شتاب برنامه WAN را ارائه می‌دهند.

روتر منطقی یک پارتیشن پیکربندی شده از یک سخت افزار شبکه سنتی یا روتر فیزیکی است. این روتر عملکرد سخت افزار را همانندسازی کرده و دامنه‌های مسیریابی متعددی را در یک روتر ایجاد می‌کند. روترهای منطقی زیرمجموعه‌ای از وظایفی را انجام می‌دهند که می‌تواند توسط روتر فیزیکی انجام شود و هر کدام می‌توانند شامل چندین نمونه مسیریابی و جدول مسیریابی باشند.

روتر بی‌سیم به همان صورت روتر در یک شبکه محلی خانگی یا تجاری سیم‌کشی شده کار می‌کند، اما امکان تحرک بیشتر را برای رایانه‌های نوت بوک یا قابل حمل فراهم می‌کند. روترهای بی‌سیم از مشخصات 802.11g که استاندارد انتقال در فواصل کوتاه را ارائه می‌دهد، استفاده می‌کنند.

پروتکل‌های روتر

پروتکل‌های مسیریابی تعیین می‌کنند که چگونه روتر، روترهای دیگر را در شبکه شناسایی می‌کند، همه مقاصد ممکن را ردیابی می‌کند و تصمیم‌های پویا برای مکان ارسال هر پیام شبکه را می‌گیرد. پروتکل‌های محبوب عبارتند از:

• پروتکل OSPF (اولین کوتاهترین مسیر باز): برای یافتن بهترین مسیر برای بسته‌ها در هنگام عبور از مجموعه‌ای از شبکه‌های متصل استفاده می‌شود. OSPF توسط کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) به عنوان یکی از چند پروتکل دروازه داخلی (IGP) تعیین شده است.
• پروتکل BGP (پروتکل دروازه مرزی): نحوه مسیریابی بسته‌ها در اینترنت را از طریق تبادل اطلاعات بین روترهای لبه مدیریت می‌کند. BGP پایداری شبکه را ارائه می‌دهد که تضمین می‌کند در صورت قطع شدن یک مسیر اینترنت، روترها می‌توانند به سرعت با ارسال بسته‌ها از طریق یک اتصال مجدد دیگر، سازگار شوند.
• پروتکل IGRP (مسیریابی دروازه داخلی): تعیین می‌کند که در یک شبکه مستقل چگونه اطلاعات مسیریابی بین دروازه‌ها مبادله می‌شود. سپس اطلاعات مسیریابی می‌تواند توسط پروتکل‌های شبکه دیگر برای تعیین نحوه مسیریابی انتقال استفاده شود.
• پروتکل EIGRP (مسیریابی دروازه داخلی پیشرفته): که IGRP تکامل یافته است. اگر روتر نتواند مسیری به مقصد را در یکی از این جداول پیدا کند، از همسایگان خود برای یافتن یک مسیر پرس‌وجو می‌کند و آنها نیز به نوبه خود از همسایگان خود پرس‌وجو می‌کنند تا زمانی که مسیری پیدا شود. هنگامی که ورودی جدول مسیریابی در یکی از روترها تغییر می‌کند، به جای ارسال کل جدول، تنها تغییرات را به همسایگان خود اطلاع می‌دهد.
• پروتکل EGP (پروتکل دروازه خارجی): تعیین می‌کند که چگونه اطلاعات مسیریابی بین دو میزبان دروازه همسایه که هر یک روتر مخصوص به خود را دارند مبادله می‌شود. EGP معمولا برای تبادل اطلاعات جدول مسیریابی بین میزبان‌ها در اینترنت استفاده می‌شود.
• پروتکل RIP (پروتکل اطلاعات مسیریابی): پروتکل اصلی برای تعریف اینکه روترها چگونه باید اطلاعات را هنگام جابجایی ترافیک بین یک گروه به هم پیوسته از شبکه‌های محلی به اشتراک بگذارند است. بیشترین تعداد گام مجاز برای RIP  عدد 15 است که اندازه شبکه‌هایی که RIP می‌تواند پشتیبانی کند را محدود می‌کند.