روتر چیست؟ آشنایی با روتر و کاربرد آن در شبکه

مسیریاب یا روتر (Router) یک دستگاه سخت‌افزاری یا مجازی است که اطلاعات بین دو یا چند شبکه کامپیوتری را به روش سوئیچینگ یا «راه‌گزینی بسته‌ای» (packet switching) انتقال می‌دهد. بدین منظور، روتر با بررسی هر بسته، آدرس IP مقصد آن را به‌دست آورده و بهترین مسیر انتقال را محاسبه می‌کند. در نهایت، هر بسته را از مسیری که محاسبه کرده، انتقال می‌دهد.

در واقع روتر یک «دروازه»(gateway)  معمولی است که در محل تلاقی دو یا چند شبکه، از جمله اینترنت قرار می‌گیرد. هر «بسته اطلاعاتی» (packet) برای رسیدن به مقصد خود ممکن است از طریق صدها روتر در شبکه‌های مختلف هدایت شود.

فهرست:

• روتر چیست؟
• تفاوت روتر و سوئیچ
• تفاوت مودم و روتر
• پیشینه روتر
• چگونه کار کردن روتر
• مدل های مختلف روتر
• روتر چیست؟ سخن پایانی

روتر چیست؟ و چه کاری انجام می‌دهد

در پاسخ به سوال روتر چیست؟ باید گفت؛ به زبان ساده، روتر دستگاهی است که بسته‌های داده‌ای دستگاه‌های موجود در شبکه را به مقصد مناسب رسانده و با این کار آن‌ها را به اینترنت متصل می‌کند.

این داده‌ها می‌توانند بین چند دستگاه در شبکه باشند یا از دستگاهی به سمت اینترنت فرستاده شوند. روتر یک آدرس آی پی (IP) به هر کدام از دستگاه‌های شبکه می‌دهد تا در هنگام دریافت و ارسال داده‌ها، آدرس مقصد یا مبدا خود را بداند. با این کار، روتر مطمئن خواهد بود که بسته‌های ارسالی یا دریافتی همیشه به مقصد صحیح خود خواهند رسید و در مسیر شبکه گم نمی‌شوند.

بسته‌های اینترنت را همانند بسته‌های پستی تصور کنید؛ هر بسته نیازمند یک آدرس است تا به دست دریافت کننده‌ی صحیح خود برسد. شبکه‌ی محلی رایانه‌ی شما نیز همانند یک کوچه‌ی فرعی در دل یک شهر است که تنها دانستن نام آن برای پستچی کافی نیست و او نمی‌تواند شما را در دنیای به این بزرگی تنها با نام یک کوچه پیدا کند.

به همین دلیل در صورت ناقص بودن اطلاعات، ممکن است بسته به خانه‌ی شخص دیگری تحویل داده شود،به همین جهت روتر اطمینان حاصل می‌کند که هر آدرس (دستگاه) یک شماره‌ی منحصر به فرد دارد تا بتواند با استفاده از آن‌ها بسته‌های خود را به مسیر درست تحویل دهد.

اگر نیاز به بازگرداندن داده به فرستنده‌ی آن داشته باشید یا یک بسته‌ی دیگری را خودتان ارسال کنید، روتر شما مجددا این کار را انجام خواهد داد. با این که این کار برای هر بسته به صورت مجزا انجام می‌شود، ولی سرعت آن به قدری زیاد است که در کمتر از چند میلی ثانیه کار آن انجام می‌شود و حتی در صورت ارسال چند بسته از چند دستگاه مختلف نیز تاخیر خاصی احساس نخواهد شد.

تفاوت سوئیچ با روتر

پس از آشنایی با تعریف روتر و در ادامه پاسخ به سوال روتر چیست؟ به بیان تفاوت سوئیچ و روتر خواهیم پرداخت.

دو دستگاه پرکاربرد در بخش اکتیو شبکه، سوییچ و روتر است. همانطور که در سوئیچ شبکه چیست اشاره شده، سوئیچ‌ها در شبکه وظیفه دارند تا بسته‌ها را درون یک شبکه جا­به‌­جا کنند که به این فرآیند سوییچینگ نیز گفته می­شود. اما سوئیچ‌ها توانایی این را ندارند که بسته‌ها را بین شبکه‌های دیگر تبادل کنند. آنها می‌توانند درون یک Broadcast Domain داده‌ها را انتقال دهند .

هر شبکه بر اساس نوع ساختار و طراحی که دارد شامل محدوده ای از IP‌ها است، به هر رنج IP در شبکه Broadcast Domain گفته می‌شود.

بیشتر بخوانید: تفاوت سوئیچ و روتر

تفاوت روتر با مودم چیست؟

معمولا روتر و مودم به اشتباه با یکدیگر یکسان فرض می‌شوند، در صورتی که این دو کارکرد کاملاً متفاوتی دارند. مودم در شبکه وظیفه دارد تا داده‌ها را به سمت ISP (سرویس دهنده اینترنت) بفرستد و همچنین داده‌هایی را از سوی ISP دریافت کند.

مودم(Modem) مخفف کلمه های Modulator/Demodulator است. در اصل مودم برای اینکه بتواند، سیگنال های دیجیتالی را که از کامپیوتر دریافت می‌کند بر روی خط تلفن ارسال کند، آنها را به سیگنال‌های آنالوگ تبدیل می­کند و دقیقاً برعکس همین فرآیند در مراکز ارائه دهنده اینترنت صورت می­‌گیرد.

اما روتر دستگاهی است که داده ها را بین شبکه های مختلف مسیریابی می‌کند یا اصطلاحاً Route می­کند، به این فعالیت روتینگ می‌گویند. برای مثال شما یک شبکه  Lan دارید و همکار شما نیز یک شبکه  Lan در طبقه ای دیگر دارد که هر دو شبکه رنج IP یا Broadcast Domain کاملاً متفاوتی با هم دارند. اگر شما بخواهید داده‌ای را برای همکارتان در شبکه  دیگر ارسال کنید، باید حتماً از یک روتر استفاده نمایید تا بتوانید داده ها را بین شبکه‌ها مسیریابی کنید در غیر این صورت هیچ بسته‌ای نمی تواند خارج از محدوده‌ی شبکه رد و بدل شود.

بیشتر بخوانید: مودم و روتر چه تفاوتی باهم دارند

پیشینه روتر

برای شناخت بهتر روتر و جواب دادن به سوال روتر چیست؟ بهتر است کمی از پیشینه روتر صحبت کنیم. روترهای سنتی و قدیمی‌تر، دستگاه‌های محاسباتی مستقلی هستند که از نرم‌افزاری اختصاصی در یک سخت‌افزار مشخص ساخته شده‌اند. در مقابل، روتر مجازی، نمونه‌ای نرم‌افزاری است که همان عملیات روتر سخت‌افزاری را بر روی کامپیوترها یا سرورهای معمولی (فاقد برند مشهور)، یا به‌تنهایی و یا به‌همراه دیگر عملکردهای شبکه مجازی، مانند قابلیت‌های بهینه‌سازی «شبکه‌های گسترده» (WAN)، توازن بار و پالایش بسته‌ها با فایروال انجام می‌دهد. البته تجهیزات دیگری از قبیل نقاط دسترسی بی‌سیم و سوئیچ‌ شبکه نیز می‌تواند قابلیت‌های یک روتر را به صورت داخلی (built-in) داشته باشد.

روتر چگونه کار می کند؟

در مدل مرجع اتصال متقابل سامانه‌های باز (OSI)، روترها با لایه شبکه (Layer 3) مرتبط می‌شوند، زیرا شبکه‌های مجزا را از طریق پروتکل اینترنت (IP) به یکدیگر متصل می‌کنند.

روتر، آدرس IP مقصد هر بسته را بررسی کرده و آن را با یک جدول مسیریابی برای تعیین بهترین «هاپ» (hop) یا جهش بعدی مقایسه می‌کند. جداول مسیریابی، شامل لیست مسیرهای دسترسی به مقاصد مشخصی از شبکه و در برخی موارد فاصله‌های دسترسی بوده و برای انتقال داده‌ها به مقاصد تعیین‌ شده، گاهی اوقات متغیرهای دیگری، مانند هزینه را در نظر می‌گیرند. در واقع روتر به مثابه یک مجموعه قوانین الگوریتمیک عمل کرده که بهترین مسیر انتقال ترافیک به هر آدرس IP مشخصی را محاسبه می‌کنند.

جداول مسیریابی

یک جدول مسیریابی، اغلب اوقات یک مسیر پیش‌فرض را مشخص می‌کند تا هر زمان که روتر نتوانست گزینه بهتری برای انتقال یک بسته پیدا کند، از آن مسیر استفاده کند. به‌عنوان مثال، یک روتر معمولی، تمام ترافیک خروجی را از طریق یک مسیر پیش‌فرض مشخص به سرویس‌دهنده اینترنت (ISP) هدایت می‌کند.

انواع جداول مسیریابی

جداول مسیریابی می‌توانند استاتیک (ایستا) یا دینامیک (پویا) باشند. جداول استاتیک به صورت دستی پیکربندی می‌شوند؛ اما جداول پویا به شکل خودکار و بر اساس فعالیت شبکه و تبادل اطلاعات با سایر دستگاه‌ها از طریق پروتکل‌های مسیریابی تنظیم و به‌روزرسانی می‌شوند. این پروتکل‌ها عبارتند از پروتکل دروازه‌های مرزی (BGP)، پروتکل مسیریابی دروازه‌های داخل سازمانی پیشرفته (EIGRP)، پروتکل دروازه‌های خارج از سازمان (EGP)، پروتکل مسیریابی دروازه‌های داخل سازمان (IGRP)، اولین مسیر کوتاه باز یا مسیری که کمترین ترافیک و بیشترین پهنای باند را دارد (OSPF) و پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP).

NAT توسط روترها

بسیاری از روترها کار ترجمه آدرس شبکه (NAT) و همچنین حفاظت از آدرس‌های IP خصوصی شبکه‌های محلی (LAN) را با آدرس‌دهی مجدد تمام ترافیک خروجی به‌وسیله یک آدرس IP عمومی مشترک انجام می‌دهند. NAT به بهبود امنیت شبکه و نگه‌داری و صرفه‌جویی در آدرس‌های IP معتبر جهانی کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید: آموزش پیکربندی روتر بی‌سیم

انواع روتر

در حال حاضر روترهای مختلفی به بازار عرضه شده است.

روتر مرکزی یا هسته ای (Core Router)

روتر مرکزی یا هسته‌ای (Core router) که عمدتاً در حوزه ISPها مورد استفاده قرار می‌گیرد، سریع‌ترین و قدرتمندترین روتری است که در مرکز یا هسته شبکه اینترنت قرار گرفته و اطلاعات را در ستون فقرات شبکه یا فیبر نوری اصلی منتقل می‌کند. روترهای سازمانی، شبکه‌های سازمان‌های بزرگ را به این روترها  متصل می‌کنند.

روتر لبه‌ای (Edge router)

روتر لبه‌ای (Edge router) که به‌عنوان روتر دسترسی (Access router) نیز شناخته می‌شود، دستگاهی با ظرفیت کمتر است که در لبه یک شبکه محلی قرار گرفته و آن را به WAN، اینترنت و/یا شبکه‌های LAN خارجی متصل می‌کند. به طور معمول، روترهای خانگی و دفاتر کوچک از این نوع هستند.

روترهای دسته (Branch)

روترهای دسته (Branch)، شعبه‌ها و دفاتر یک سازمان را با اتصال به روترهای لبه شبکه، به WAN سازمان متصل می‌کنند. این روترها اغلب اوقات ویژگی‌های دیگری از قبیل مالتی‌پلکس تقسیم‌ زمانی (TDM)، مدیریت LAN بی‌سیم، بهینه‌سازی پهنای باند و افزایش سرعت در WAN را نیز در اختیار قرار می‌دهند.

بیشتر بخوانید: روتر وایرلس چیست؟

روتر چیست؟ سخن پایانی

در این مطلب سعی کردیم به سوال روتر چیست؟ پاسخ بدهیم. یک روتر یا مسیریاب در حقیقت مسیر آدرس IP یک بسته را شناسایی می‌کند، آن را با جدول روتینگ خود بررسی کرده و بهترین هاب را برای انتقال آن مشخص می‌کند.

جدول‌های روتینگ در حقیقت شامل مسیرهایی برای انتقال اطلاعات هستند و این دستگاه با توجه به الگوریتم‌هایی که دارند از این جدول استفاده کرده و بهترین مسیر را برای انتقال اطلاعات مشخص می‌کنند.

جدول‌های روتینگ می‌توانند هم به صورت استاتیک و هم به صورت دینامیک وجود داشته باشند و روتر یا مسیریاب‌های دینامیک، اطلاعات جدول‌ روتینگ خود را بر اساس فعالیت‌های شبکه و جابجایی اطلاعات با دیگر تجهیزات شبکه از طریق پروتکل، بروزرسانی می‌کنند. همچنین، جدول‌های روتینگ شامل روتینگ پیش ‌فرض نیز هستند و چنانچه به هر دلیلی و در هر زمانی، روتر توانایی پیدا کردن مسیر انتقال بهتری را نداشت، از آن استفاده می‌کند.

بسیاری از مسیریاب‌ها از قابلیت ترجمه آدرس شبکه یا NAT پشتیبانی می‌کنند که باعث حفاظت آدرس‌های IP خصوصی در درون یک LAN، می‌شود و این امر را از تغییر آدرس دهی مجدد تمام ترافیک‌های خروجی برای یک آدرس IP انجام می دهد. این قابلیت، سبب افزایش امنیت شبکه می شود و می‌تواند باعث حفاظت شبکه در برابر آسیب‌ها و حملات احتمالی موجود در شبکه‌های عمومی شود.