PC-роутер: экономически выгодное решение задачи IP-маршрутизации

• Введение
• Аппаратура PC-роутера
• Программное обеспечение PC-роутера
• Дополнительные функции PC-роутера
• Выводы

Введение

IP-маршрутизаторы являются связующим звеном в TCP/IP-сетях, обеспечивающим стыковку подсетей между собой. Например, для подключения локальной сети к Интернет необходим маршрутизатор, подключенный к локальной сети с одной стороны, и к внешнему каналу с другой. Возможно несколько решений задачи IP-маршрутизации.

1. Использование компьютера общего назначения в качестве маршрутизатора. Например, одна из машин, подключенных к локальной сети, может выполнять функции маршрутизатора, обеспечивающего остальным машинам локальной сети выход во внешний мир. Этот подход характеризуется минимумом затрат, но требует наличия в сети машины с программным обеспечением, способным выполнять функции маршрутизатора на фоне обычной работы (как правило, это один из клонов ОС UNIX), и квалифицированного администратора этой системы. Эти требования не выполнены, например, для локальной сети, объединяющей персональные компьютеры с Windows+Netscape.
2. Использование специализированных маршрутизаторов, например, изделий фирмы Cisco. Этот подход считается наиболее стандартным, но при этом он и наиболее дорогой: маршрутизаторы с соответствующим программным обеспечением стоят от $2,000 до $10,000. Тем не менее, в некоторых случаях (высокоскоростные маршрутизаторы, маршрутизаторы опорных сетей) этот подход может быть единственно применимым.
3. Использование специализированных маршрутизаторов, построенных на базе недорогих компьютеров общего назначения. Компьютер класса IBM PC 386+, оснащенный необходимыми интерфейсами и соответствующим программным обеспечением, с успехом выполняет функции маршрутизатора. Будем называть такой маршрутизатор PC-роутером (или ПК-роутером). Подобно варианту (2), это решение не требует наличия UNIX-машин в локальной сети, равно как и квалифицированного персонала для их обслуживания. С другой стороны, при использовании свободного программного обеспечения, а также правильном выборе аппаратных компонент при построении PC-роутера, его себестоимость в простых случаях оказывается в районе $300...$500.

Данная работа освещает некоторые вопросы применения PC-роутеров при построении сетей с протоколом TCP/IP.

Аппаратура PC-роутера

Выбор компьютеров класса IBM PC в качестве аппаратной платформы маршрутизатора обусловлен хорошим соотношением стоимость/производительность. Применение ОС Linux требует процессор не хуже i386, и минимум 4.Мб оперативной памяти. Монитор, клавиатура, дисководы гибких дисков не требуются. Жесткого диска емкостью 40.Мб вполне достаточно для простых применений.

В качестве интерфейса локальной сети может использоваться дешевая плата Ethernet NE2000, стабильно работающая с современными версиями OС Linux и обеспечивающая реальную скорость передачи пользовательских данных порядка 200.Кбайт/с. Возможно также применение более дорогих плат, обеспечивающих скорости до 800.Кбайт/с.

Асинхронных последовательных портов, присутствующих на мультикарте, достаточно для простых применений; при необходимости могут устанавливаться дополнительные мультипортовые асинхронные адаптеры, в том числе интеллектуальные, например, 8-портовая плата Comtrol Rocketport Board.

При необходимости стыковки с сетевым оборудованием, имеющим синхронный последовательный интерфейс, может использоваться синхронный адаптер Riscom N2 фирмы SDL Communications, обеспечивающий пропускную способность до 4 Мбит/с.

Программное обеспечение PC-роутера

В качестве ОС PC-роутера использована ОС Linux свободный клон ОС UNIX. Ядро Linux обеспечивает маршрутизацию IP-пакетов, фильтрацию пакетов (IP firewalling), подсчет пакетов (IP accounting), и работу с различными типами сетевых интерфейсов. Нами использовались: Ethernet, SLIP/CSLIP, PPP.

Устойчивость PC-роутера к отключению питания в произвольные моменты времени обеспечивается монтированием корневого раздела диска в режиме только на чтение . Раздел /var монтируется на "чтение/запись", и при выключении питания оказывается поврежден, но при пуске PC-роутера он размечается (mkfs) заново и инициализируется с мастер-копии, хранящейся на корневом разделе.

Для многих применений PC-роутеров достаточно статической маршрутизации, но возможен и запуск на PC-роутере демона динамической маршрутизации, например, routed, bcastd или gated.

Дополнительные функции PC-роутера

Помимо маршрутизации IP-пакетов, PC-роутер может выполнять некоторые другие функции. Например:

1. Кэширующий nameserver. При невысокой скорости линии связи между локальной сетью и внешним миром, время разрешения доменных имен (преобразования имен в IP-номера) для машин локальной сети может быть существенно улучшено за счет запуска на PC-роутере демона named в кэширующем режиме.
2. Спулер печати. Подключение к PC-роутеру принтера позволяет использовать его как сетевой принтер. Причем возможна организация преобразования данных перед печатью, например, из формата Postscript в формат HP-PCL, используемый принтерами фирмы Hewlett Packard.
3. Терминальный сервер. Возможно использование PC-роутера для обслуживания модемного пула, принимающего входные звонки абонентов, подключенных по dial-up SLIP/PPP.

Выводы

Технология PC-роутеров во многих случаях предлагает недорогое, эффективное и гибкое решение задачи IP-маршрутизации при объединении TCP/IP сетей. По нашему мнению, она представляет интерес при построении TCP/IP сетей организаций и малых городов, особенно в условиях ограниченного финансирования.