Когда изобрели роутер

Как и когда изобрели роутер

Слово «роутер» сегодня на слуху, во многом – благодаря появлению мобильных гаджетов. До массового распространения смартфонов немногие семьи могли себе позволить покупку двух и более компьютеров, поэтому доступ к интернету был проводным и прямым – этот провод от провайдера «втыкался» в компьютер или ноутбук. Если имелся и настольный ПК, и ноутбук, к интернету подключался первый, а для трансляции на ноутбук компьютер оснащался беспроводным модулем. Когда стало очевидно, что потребителей проводного и беспроводного интернета может быть много, маршрутизаторы (они же роутеры) начали из дорогих корпоративных устройств мигрировать в бытовой сектор, стремительно дешевея и становясь массовым продуктом. Но было бы наивно полагать, что история роутеров столь молода, и сегодня вы узнаете, с чего всё начиналось.

Когда появился первый роутер

Буквально 20-30 лет назад, когда в нашей стране начали массово появляться локальные сети, термины коммутатор (хаб), концентратор (свитч) и маршрутизатор заполонили страницы специализированных изданий, внося сумятицу в умы большинства пользователей. Поэтому кратко опишем основные отличия описанных устройств друг от друга, дабы облегчить дальнейшее повествование об эволюции роутеров.

И хаб, и свитч – это разновидность сетевых устройств, предназначенная для объединения нескольких ПК в единую локальную сеть, под управлением сервера или без оного. При этом хаб просто соединяет все компьютеры, рассылая любой полученный пакет данных всем остальным потребителям, а задача его идентификации ложится на плечи конкретного ПК – он его отклоняет или принимает. Разумеется, сетевой трафик при этом оказывается перегруженным, а скорость обмена данными – низкой. Для сети из 2-5 ПК это ещё приемлемо, но для большой сети начали использовать свитчи, которые умеют строить таблицу маршрутизации и перенаправлять пакеты строго по назначению.

Роутер, или маршрутизатор – это разновидность концентратора, имеющая выход наружу, в сеть интернет, то есть он способен не только и не столько организовывать общение между устройствами в локальной сети, сколько между ними и внешним миром.

Попытки соединить несколько удалённых компьютеров – это, по существу, история появления сети интернет, о чём мы уже писали. Попытки соединить несколько компьютеров в локальную сеть – это о концентраторах и коммутаторах. А устройства, позволяющие соединить обе технологии, – это и есть история эволюции маршрутизаторов. И, как водится, провести какую-то строгую разграничительную линию здесь порой чрезвычайно сложно.

Появление первого аналога концентраторов датируют 60-ми годами прошлого столетия. Устройство Interface Massage Proccessor, разработанное специалистами компании BBN по подряду от ARPAnet, умело передавать данные между компьютерами со скоростью порядка 50 Кб/сек.

И только в 1980 году Биллу Ягеру удалось изобрести первый мультипротокольный роутер, который поддерживал как архитектуру DARPA/NSF для выхода в интернет, так и протоколы для пересылки данных внутри локальной сети. Маршрутизатор Fuzzballs имел собственную операционную систему, был достаточно компактным и выпускался с приложениями, которые упрощали тестирование сетевых протоколов.

Эстафету переняла компания Cisco, которая считается пионером в сфере разработки маршрутизаторов, ориентированных на использование набиравших популярность протоколов TCP/IP/PUP. Первым детищем компании стал роутер AGS (1986 год), который не вызвал фурора, но дал толчок дальнейшему развитию линейки, а настоящее признание пришло с появлением модели Cisco серии 7000 (1993), ставший эталоном для построения корпоративных сетей.

Датой изобретения роутеров с технологией вай-фай считается 1991 год, когда в США был разработан первый беспроводный маршрутизатор, использующий частоту 2,4 ГГц и передающий данные на скорости 2 МБ/сек. Настоящий прорыв случился после утверждения стандарта 802.11, что позволило компании AT&T в 1998 году выпустить на рынок устройство с той же скоростью, но унифицированное, что решало проблемы совместимости на уровне устройств.

Ещё через два года в продаже появились первые устройства, поддерживающие улучшенный протокол 802.11b. Они работали на той же частоте, и умели передавать данные на скорости до 11 МБ/сек.

Этапы эволюции

Считается, что история роутера неразрывно связана с общими тенденциями развития компьютерной отрасли. Мощный толчок дало изобретение полупроводников и дальнейшая миниатюризация полупроводниковых устройств, появление чипов и микросхем. Сетевые маршрутизаторы с поддержкой IP-адресации становились меньше размерами и стремительно дешевели.

Со времени, когда появился первый роутер, существенно выросла и скорость передачи данных – в пределах локальных сетей с использованием протокола Ethernet уже в 90-х годах появилась возможность обмена данными на скорости до 1000 МБ/сек.

Правда, о внешних каналах этого не скажешь – сказывались большие расстояния, для которых приходилось использовать дорогостоящие репитеры и другое активное оборудование. Словом, высокоскоростной интернет был слишком дорогим и ненадёжным. Ситуация начала меняться по мере активного распространения волоконно-оптических каналов, не имеющих ограничений по дальности.

На стыке тысячелетий задача маршрутизации внешних и внутренних пакетов получила альтернативное решение – в виде специализированных операционных систем. Самый яркий представитель таких ОС – Vyatta, созданная на ядре Debian. Разумеется, о массовости такого подхода не было и речи – средние и тем более мелкие компании не могли себе позволить иметь в штате специалистов, обладающих достаточным опытом и знаниями для поддержки таких серверов.

Что касается дальнейшего развития роутеров с наличием беспроводного модуля, то история Wi-Fi роутеров тесно связана с совершенствованием стандартов. Так, в 2002 году был утверждён стандарт 802.11а, расширивший возможности роутеров как в плане увеличения скорости передачи данных до 54 МБ/сек, так и добавлением диапазона 5 ГГц.

Спецификация 802.11g, утверждённая в 2003 году, добавила поддержку протокола шифрования WPA, что существенно увеличила безопасность использования роутеров. В 2009 году появился стандарт 802.11n, что позволило довести скорость передачи данных по воздуху до 600 МБ/сек, а в 2014 году версия протокола 802.11ac обеспечила достижение уровня в 1 ГБ/сек. Спецификация 802. 11it, вышедшая в 2016 году, позволяет оснащать маршрутизаторы модулем Wi-Fi, способным работать на скоростях порядка 7 ГБ/сек.

Современные достижения

Какова ситуация на рынке домашних роутеров сегодня? Стоит отметить, что самые современные технологии внедряются постепенно, и этот тезис наглядно проявляется в сфере использования маршрутизаторов. Оптоволоконная инфраструктура развивается стремительно, но обеспечить тотальное покрытие огромных территорий она не в состоянии. Пока. И там, где отсутствует оптоволокно, используются ADSL-роутеры, у которых входной порт ориентирован на телефонную линию. Да, со скоростью здесь имеются проблемы, но лучше хоть что-то, чем ничего.

Ещё буквально лет 5 назад маршрутизаторы, использующие технологию Ethernet, были самыми распространёнными, но сегодня они достаточно активно вытесняются устройствами, способными принимать данные по оптоволоконному кабелю. Правда, с использованием дополнительного оборудования, выступающего в роли переходника между оптоволокном и портом LAN. Чистые оптоволоконные маршрутизаторы дороги и используются редко.

Что касается беспроводных возможностей, то здесь ситуация неоднозначная: скорость передачи растёт, и зачастую она превышает входную скорость интернета. Например, уже продаются модели с возможностью беспроводной передачи данных на скоростях до 1 ГБ/сек по обоим диапазонам одновременно. При скорости порта WAN 100 МБ/сек это действительно нерационально, если не учитывать возможности передачи на большой скорости больших массивов данных внутри домашней сети.

Отметим также, что даже самые бюджетные современные роутеры предлагают немало дополнительных возможностей типа подключения сетевых принтеров, осуществления родительского контроля (настройка времени доступа к интернету для конкретных устройств), фильтрации трафика (хотя с этой функцией успешно справляются брандмауэры и антивирусное ПО). Практически любой домашний роутер можно использовать в качестве репитера, увеличивая радиус действия Wi-Fi-сети до нужных размеров.

И это далеко не полный перечень функций, которыми оснащаются маршрутизаторы. Стоит ожидать, что их эволюция будет происходить по всем трём направлениям – увеличению функционала, росту скорости доступа к интернету и скорости внутри домашней сети.

Маршрутизатор - frwiki.wiki

Маршрутизатор является компьютерной сетью устройства обеспечения маршрутизации из пакетов . Его роль заключается в отправке пакетов от одного сетевого интерфейса к другому, в лучшем случае, в соответствии с набором правил. Существует, как правило путаница между маршрутизатором и реле, так как в Ethernet сети маршрутизаторы работают на уровне 3 из модели OSI .

Маршрутизатор Wi-Fi с USB-ключом .

Резюме

1 рассказ
2 Аппаратное и программное обеспечение
3 Архитектура
- 3. 1 Производители маршрутизаторов
4 «программных» роутера
5 Примечания и ссылки
6 См. Также
- 6.1 Связанные статьи

История

Маршрутизатор Avaya ERS 8600 (2009 г.).

Первым оборудованием, которое можно назвать предком маршрутизатора, является ретранслятор пакетов, названный процессором сообщений интерфейса (IMP), в 1969 году. Взаимосвязанные IMP составили сеть ARPANET, первую сеть с коммутацией пакетов . Концепция маршрутизатора, тогда называемого шлюзом ( шлюзом ), обязана своим происхождением международной исследовательской группе под названием International Network Working Group (INWG) для изучения аспектов, связанных с сетевым соединением в начале 1970-х годов.

Эти шлюзы отличались от ретрансляторов пакетов тем, что позволяли устанавливать соединения между разнородными сетями, такими как последовательные каналы и локальные сети . С другой стороны, они работали в режиме без установления соединения и не обеспечивали надежного сквозного транспорта, оставляя задачу проверки правильности доставки данных на хосты на концах сети .

Эти идеи были разработаны для создания операционных сетей: с одной стороны, программа DARPA, которая разрабатывает набор протоколов TCP / IP, который сегодня составляет протокол, лежащий в основе Интернета, а с другой стороны, PARC Universal Packet (en), разработанный Xerox PARC, которому за пределами Xerox уделялось меньше внимания .

Первые маршрутизаторы Xerox были введены в эксплуатацию в 1974 году. Первые настоящие IP-маршрутизаторы были развернуты BBN в рамках программы DARPA в 1975–1976 годах. В конце 1976 года в этой экспериментальной сети эксплуатировались три PDP-11, использовавшиеся в качестве маршрутизаторов.

Первые многопротокольные маршрутизаторы были разработаны исследователями из Массачусетского технологического института и Стэнфорда в 1981 году, еще на PDP-11.

Сегодняшние сети в основном основаны на IP, многопротокольные маршрутизаторы утратили первоначальное значение, которое они имели в сетях, или сосуществовали с протоколами AppleTalk, DECnet, IP и Xerox (в) .

До 1980-х годов компьютеры общего назначения служили маршрутизаторами. Позже специализированное оборудование ускорит анализ и маршрутизацию трафика. Некоторые специализированные операционные системы, используемые на маршрутизаторах, например, от Juniper Networks или Extreme Networks, являются производными от модифицированных версий Unix .

Железо и софт

Маршрутизатор Cisco CRS -1 (2004 г. ).

Промышленный ADSL- маршрутизатор Westermo Falcon.

В 2018 году маршрутизация очень часто ассоциируется с протоколом связи IPv4, тогда как переход на IPv6 также включает в себя маршрутизацию IPv6. Существуют и другие менее популярные протоколы, которые также маршрутизируемы.
Первые маршрутизаторы ARPANET назывались процессорами интерфейсных сообщений .
Хотя для выполнения маршрутизации можно использовать обычные компьютеры, современные маршрутизаторы обычно включают в себя дополнительное оборудование для ускорения критических функций, таких как пересылка пакетов (маршрутизация) ; эти специализированные маршрутизаторы не всегда совместимы с IPv6.
Этот тип материала не требует магнитного накопителя, небольшого энергонезависимого запоминающего устройства достаточно для сохранения основных параметров в случае кратковременного отключения сетевого питания.
Сегодняшние маршрутизаторы играют роль в передаче данных, аналогичную роли телефонных голосовых коммутаторов . Определенные функции последнего все больше и больше используются маршрутизаторами в конвергенции, называемой голосовой связью или телефонией по IP (VoIP, ToIP).
Маршрутизатор должен быть подключен как минимум к двум компьютерным сетям, иначе ему нечего будет маршрутизировать. Устройство создает и / или поддерживает таблицу, называемую таблицей маршрутизации, в которой хранятся лучшие маршруты к другим сетям с помощью показателей, связанных с этими маршрутами. ( Подробнее о том, как работает этот процесс, см. В статье о маршрутизации .)
Современный маршрутизатор представляет собой коробку, содержащую материнскую плату, микропроцессор, память ROM, RAM, а также необходимые сетевые ресурсы ( Wi-Fi, Ethernet и т. Д.). Поэтому мы можем рассматривать его как выделенный минимальный компьютер, операционная система которого может быть облегченной Linux . Точно так же любой компьютер с соответствующими интерфейсами (по крайней мере, двумя, часто Ethernet) может действовать как маршрутизатор, если он правильно настроен (некоторые минимальные дистрибутивы Linux специализируют машину на этой функции).

Функция маршрутизации обрабатывает IP-адреса и направляет их в соответствии с алгоритмом маршрутизации и связанной с ним таблицей, последняя содержит соответствие сетевых адресов физическим интерфейсам маршрутизатора, к которому подключены другие сети.

Архитектура

Есть четыре основных компонента:

Входные порты: имеют несколько функций. Во-первых, они выполняют функцию физического уровня, завершая входящий физический канал на маршрутизаторе. Они также выполняют функцию канального уровня для подключения канального уровня на другом конце входящего канала. Наконец, именно на уровне входных портов выполняется консультация с таблицами маршрутизации, чтобы определить, на какой выходной порт будет направлен пакет (благодаря матрице коммутации). Входные порты автономны. Действительно, каждый порт содержит копию таблицы маршрутизации, что экономит скорость. Количество портов на маршрутизаторе может варьироваться от нескольких единиц для персонального маршрутизатора до нескольких десятков для корпоративного маршрутизатора.
Выходные порты: выходные порты принимают пакеты от коммутационной матрицы, сохраняют их, а затем передают на выходной канал.
процессор маршрутизации: в традиционных маршрутизаторах процессор выполняет протокол маршрутизации, поддерживает таблицы маршрутизации и выполняет таблицы пересылки. Когда порт получает пакет, предназначенный для маршрутизатора, он отправляет его процессору маршрутизации, который пересчитывает таблицы, чтобы впоследствии перераспределить их по портам.
Матрица коммутации: используется для подключения портов ввода и вывода маршрутизатора. Существуют разные типы коммутации: через общую память, через коммуникационную шину или через кроссбар.

Производители роутеров

Основными производителями маршрутизаторов являются: Для предприятий, операторов связи и интернет-провайдеров :

Alcatel-Lucent
Allied Telesis
Bintec
Парча ( Foundry Networks (en) )
Cisco Systems
Dell ( SonicWall )
Эрикссон ( Redback Networks )
Фирма Хьюлет-Паккард
Huawei
Juniper Networks
OneAccess (бренд Ekinops )
Вестермо
Fiberhome
Peplink
Viettel

Для физических лиц ( модем / роутер):

Asus
TP-LINK
Белкин
Bewan
D-Link
DrayTek
Linksys (приобретена Belkin)
Motorola
Netgear
Philips
Sagemcom
Technicolor (ранее Thomson)
Как правило
ZyXEL
Synology

«Программные» роутеры

С помощью подходящего программного обеспечения можно превратить обычный компьютер (даже старую модель), даже мобильный телефон в роутер.

Большинство операционных систем на основе UNIX (например, Linux или xBSD ) изначально поддерживают «базовую» маршрутизацию. У них также есть программное обеспечение, необходимое для «продвинутой» маршрутизации:

Демон Интернет-маршрутизации Bird (in) ;
OpenBGPD ;
Quagga, преемник GNU Zebra ;
XORP (en) .

В Windows WinRoute (en) ( условно-бесплатная ) и виртуальный маршрутизатор ( бесплатная ), среди прочего, также допускают такую функциональность.

Есть программное обеспечение для мобильных телефонов, которое часто запрещено или требует подписки на определенную опцию или пакет:

JoikuSpot для ОС Symbian ;
PdaNet для Android .

Примечания и ссылки

↑ ^{a и b} Гай Пужоль, Сети, издание 2005 г., Eyrolles, гл. 27.
↑ « Определение семи уровней модели OSI и объяснение функций » ,3 марта 2014 г. (по состоянию на 29 марта 2014 г. ) .
↑ (in) Дэвис, Шанкс, Харт, Баркер, Депре, Детвилер и Римл, Отчет Подгруппы 1 по системе связи, INWG Note # 1.
↑ (in) Винтон Серф, Роберт Кан, «Протокол для взаимодействия в пакетной сети», IEEE Transactions on Communications, Volume 22, Issue 5, May 1974, p. 637 - 648.
↑ (in) Дэвид Боггс, Джон Шоч, Эдвард Тафт, Роберт Меткалф, «Щенок: архитектура межсетевого взаимодействия », IEEE Transactions on Communications, том 28, выпуск 4, апрель 1980 г. , стр. 612 - 624.
↑ (in) Крейг Партридж, С. Блюменталь, «Сеть передачи данных в BBN», IEEE Annals of the History of Computing, Volume 28, Issue 1, январь-март 2006 г.
↑ (in) Долина ботаников: кто на самом деле изобрел многопротокольный маршрутизатор и почему это должно нас волновать? , Служба общественного вещания .
↑ (ru) Router Man, NetworkWorld .
↑ (in) Дэвид Д. Кларк, Реализация сети кампуса Массачусетского технологического института, NMCC-2, Группа компьютерных сетей кампуса, Массачусетский технологический институт, Кембридж, 1982; п. 26 .
↑ (in) Пит Кэри, Правдивая история стартапа: Часто рассказываемая история запуска Cisco не учитывает драму, интригу, San Jose Mercury News ,1 - ^го декабря 2001.
↑ (in) Куроз, Джеймс Ф., Компьютерные сети: а. Нисходящий подход

Смотрите также

Статьи по Теме

Сетевая карта
Сетевой коммутатор
Концентратор
Трансляция сетевых адресов (NAT)
Компьютерная сеть
Виртуальный роутер

Маршрутизатор человек | Сетевой мир

Создатель многопротокольного маршрутизатора размышляет о разработке устройства, которое способствовало развитию сетей.

Джон Дикс

Главный редактор, Сетевой мир |

Thinkstock

Уильяму (Биллу) Йегеру 66 лет, и он до сих пор злится, когда кто-то рассказывает басню Кремниевой долины о том, как основатели Cisco изобрели маршрутизатор. Он был парнем из Стэнфордского университета, который сделал это возможным. История Network World примерно соответствует коммерциализации маршрутизации, поэтому мы разыскали Йегера, чтобы заглянуть в то время.

Вам приписывают разработку первого маршрутизатора, когда вы были штатным исследователем в Стэнфорде. Расскажите нам сказку.

Этот проект начался для меня в январе 1980 года, когда начальник сказал: «Ты наш специалист по связям с общественностью. Иди сделай что-нибудь, чтобы соединить факультет информатики, медицинский центр и факультет электротехники.

Какое снаряжение нужно было подключить?

Конечно же, у нас были мейнфреймы, системы DEC10, несколько машин Xerox PARC Lisp, файловые серверы и принтеры Altos, а в течение следующего года или около того мы добавили DEC VAX, Explorers от Texas Instruments и символьные системы. Все это нужно было соединить вместе, потому что мы были разбросаны по зданиям кампуса, и людям надоело таскать с собой кассеты.

Я немного подумал об этом и сказал, что на самом деле вам нужна операционная система. Итак, пока кабели протягивались и тестировались, я разработал сетевую операционную систему [NOS] и код маршрутизации [для работы на] DEC PDP11/05. Но компилятор Alan Snyder Portable C сгенерировал слишком много кода. Поэтому мне пришлось зайти в компилятор и улучшить генераторы кода. И это было даже недостаточно хорошо. Тогда мне пришлось написать оптимизатор для ассемблера PDP11/05, чтобы я мог сократить код примерно на 30%. Это было серьезное инженерное дело, потому что вы приложили свои руки ко всему. Важно помнить, что PDP11/05 имел только 56 КБ пользовательской памяти и был бездисковым.

Борьба всегда заключалась в балансе между тем, сколько входных буферов у вас может быть. Вам действительно приходилось сжимать вещи, потому что не было диска, и если у вас заканчивалась память для входных буферов, вы были мертвы в воде. Таким образом, у вас были все эти ограничения, которые на самом деле во многом зависели от того, насколько хорошим это было в конечном итоге, потому что мне пришлось проделать много работы, чтобы гарантировать, что алгоритмы распределения памяти никогда не исчерпают память, а также получить дела расписаны правильно. Я потратил целое лето на то, чтобы убедиться, что алгоритмы планирования NOS и коммутации пакетов оптимальны.

В целом основные системы были собраны и заработали примерно за три месяца, а через шесть месяцев первый маршрутизатор был установлен в Пайн-Холле в телефонной будке. Пайн-холл находился на полпути между медицинским центром и отделением информатики. Это был кабель длиной около 2000 футов по обе стороны от маршрутизатора.

Какие протоколы поддерживает коробка?

Первоначально код маршрутизировал универсальный пакет Parc (PUP) для систем Xerox PARC и мейнфреймов. В конце 1981 года мой босс сказал: «ИС становится все меньше. Подумай, что ты можешь с этим сделать. Поэтому я установил небольшой IP-маршрутизатор, и мне не нужно было беспокоиться о таких вещах, как [Протокол разрешения адресов], потому что это был 3-мегабитный Ethernet, поэтому ваш IP-адрес состоял всего из 2 байтов, один для сети, а другой для сети. хост, а байт хоста также был адресом [управления доступом к среде]. Но мы были готовы к 1982 году, когда отдел информатики начал добавлять IP во все эти VAX750, а к 1983 маршрутизаторы поддерживали XNS — то есть Xerox Network Services — CHAOSnet для машин TI Explorer и Symbolics Lisp, а также IP. Примерно тогда же Стэнфордский университет начал масштабный переход на 10-мегабитный Ethernet.

Это примерно, когда вы перешли с маршрутизатора на базе PDP11/05 на устройство на базе платы 68000, разработанное Энди Бехтольшеймом (который позже основал Sun)?

Энди был студентом магистратуры, и это столкновение было случайным. Мы слышали о его доске, поговорили с ним, и он сказал, что мы можем ее получить. Мы подключили эту херню к объединительной плате с несколькими шинами, подключили несколько Ethernet-плат 3Com, а затем выдали несколько копий, и я сел и сделал полный перенос кода. Одним из ключевых аспектов этих маршрутизаторов, которые я собрал, является то, что они действительно могут выполнять маршрутизацию. Там у меня было огромное количество инструментов. Я очень, очень усердно работал, чтобы сделать это правильно, и они действительно могли передавать вещи так быстро, как могло двигаться оборудование. Моим ограничением была скорость автобуса, вот и все. Оригинальные платы Bechtolsheim имели 256 КБ ОЗУ, и в то время это было очень много. Мне он показался раем.

Это когда школьная сеть начала взлетать?

Сначала люди были настроены скептически, но к 1983 году стало ясно, что это правильный путь. Сначала подключались только технические специалисты, но потом об этом пронюхала вся остальная часть кампуса, это стало официальным, и дело начало расти как в аду. Серьезную разработку я закончил примерно в 85 году.

Что произошло за это время? Много настроек и доработок?

Это бесконечно, верно? Новые возможности, функции. Я много работал с Лиспом, где использовались объекты, и адаптировал этот подход к C, поэтому маршрутизатор был классом, а конкретный протокол, скажем, IP, был экземпляром этого класса, а NOS была многозадачной. Когда вы добавили еще один маршрутизатор, вы в конечном итоге добавили экземпляр в качестве другой задачи или потока. В сетевых драйверах ввода-вывода вы должны искать тип уровня канала в пакете, чтобы определить протокол, и все попадает в хорошие очереди в этих потоках маршрутизатора, и все это работает. Вот почему Cisco преуспела в этом, потому что вы могли добавлять все больше и больше вещей в [операционную систему], без проблем. Просто добавьте еще одну задачу.

Говоря о Cisco, когда они появились?

Весной 1985 года Лен Босак [который отвечал за компьютерное оборудование отдела информатики, а позже стал одним из основателей Cisco] и еще один парень постучали в дверь моего офиса и спросили, могут ли они получить доступ к исходным кодам кода маршрутизатора. . Я сказал, что ты хочешь сделать? Они сказали, что мы хотим улучшить его, добавить больше возможностей. Я сказал, что это было бы здорово, потому что у меня есть другие исследовательские задачи, и я дал им пароль, и они ушли. Я понятия не имел, что Cisco была основана в 84-м. Я никогда не слышал об этом.

Как вы понимаете, им нужен был код для улучшения школьной сети?

Правильно. Так что у нас были еженедельные встречи, и они действительно работали над источниками. Было принято решение использовать чисто IP-маршрутизаторы, поэтому они убрали XNS, CHAOSnet и PUP. И в конце концов, когда примерно через год они заработали, их версия моего кода стала официальным маршрутизатором Стэнфорда. Дела шли хорошо, и это было моей единственной заботой. У нас была связь.

Так что где-то в 86-м я узнал о Cisco. Мы все узнали о Cisco и о том, чем занимается Лен. И да, они разрабатывали этот код в Стэнфорде для Cisco. Но это было не так уж и плохо, потому что в Стэнфорде и раньше случались подобные вещи. Но Стэнфорд решил, что пришло время заткнуться. «Ребята, вы разрабатываете что-то в кампусе Стэнфорда, мы хотим получить от этого прибыль», верно?

Кто это говорил?

Это был своего рода общий тенор. Так что меня вызвали в Стэнфордский юридический отдел, и адвокат сказал мне привести свои источники на бумаге. Поскольку [партнер Лена] работал в отделе Double E, у него были источники Double E. И я сел, и адвокат сказал: «Не могли бы вы провести сравнение». И я сказал, что давайте начнем с операционной системы. Это своего рода сердце и душа этого. И это было идентично, за исключением изменения имен переменных. Я сказал, ты видишь это? Она сказала: «Я юрист, и я вижу, что это то же самое».

Давайте посмотрим на другие вещи. Давайте посмотрим на этот блок журнала сетевых данных (структура C). Ну, это было разбито на две части, большое дело. Каждый раз, когда у кого-то появляется возможность еще раз просмотреть код, они улучшают его. Это было рафинировано, понятно, но абсолютно то же самое. Производная. Они изменились и добавили свой новый протокол маршрутизации, ничего страшного. Если бы вы знали сеть, вы могли бы это сделать. Я делал только то, что должен был делать, потому что мною руководил мой начальник, а им двигали потребности отдела. И когда я остановился, я остановился.

Что ж, затем Стэнфорд действительно настоял на своем, и Лен [и его партнеры, включая соучредителя Cisco Сэнди Лернера] покинули университет, чтобы сосредоточиться на Cisco.

Cisco когда-либо давала вам какие-либо кредиты, кроме 100 000 долларов в качестве роялти?

Как работают гонорары, треть идет в школу, треть идет в отдел, а треть идет изобретателю. Я отдал свою треть своему отделу, потому что, по сути, все эти вещи рождаются в отличной исследовательской среде.

Но у Cisco всегда были проблемы со мной. У них была веб-страница, которая меня очень раздражала. «Сэнди Лернер и Лен Босак были влюблены друг в друга, и им пришлось пойти и изобрести маршрутизаторы, чтобы они могли общаться через кампус». Ну и шутка. И я, как один из этих бульдогов, я хватаюсь за штанину этих парней и не отпускаю ее.

Я своего рода персона нон грата в Cisco. Но это было весело. Я был очень увлечен этим делом. Я всегда увлечен тем, что я делаю. И я многое узнал о том, как работают корпорации, и эти ребята были великими капиталистами, и, очевидно, у них сложилась отличная компания.

Итак, вы покинули Стэнфорд через 20 лет и перешли в Сан, верно?

Я ушел из Стэнфорда, потому что получать гранты становилось все труднее, поэтому я провел кучу консультаций в Sun, чтобы заработать дополнительные деньги. В основном занимался электронной почтой, потому что в Sun был очень интересный проект под названием SPARCstation Voyager: портативный компьютер с быстрым матричным дисплеем, занимающий мало места, работающий под управлением Solaris 2.4. Отличная система. Одной из особенностей «Вояджера» было то, что он работал в автономном режиме. Его можно было отключить от сети, и он продолжал бы функционировать. Моя работа заключалась в создании сервера и клиента IMAP, которые работали, когда клиент отключался. Это было сложно, потому что в то время IMAP2bis не поддерживал отключенную электронную почту, и мне нужно было изменить протокол, чтобы сделать это, а также поддерживать низкую пропускную способность (IMAP может быть очень болтливым). После того, как один из парней, с которыми я работал, уволился, его босс попросил меня сохранить часть проекта, связанную с электронной почтой. И я подумал, что мне 53 года. Я слишком долго учился в университетах. Так что я сказал, конечно.

Как бы вы сравнили академический мир с коммерческим?

Я всегда сталкивался со стенами в Sun, политикой компании, и это никогда не срабатывало слишком хорошо. Когда я учился в Стэнфорде, существовало правило: побеждает лучший инженер. Простой, прямолинейный. Если ваша инженерия лучше, чем у другого парня, ваша получает голубую ленточку. Ну, в Sun и вообще в компаниях все по-другому. Это политкорректное программное обеспечение, которое превращается в продукт. Есть уставы, вице-президенты, президенты и все такое, и я оказывался втянутым в эти сражения с людьми на 10 уровней выше меня [смеется], но я просто продолжал сражаться. Мне было все равно, потому что мне нравилось делать хорошую инженерию.

Поэтому я внедрил технологию IMAP, и к 1996 году серверы IMAP, которые я написал, были повсюду в Sun. И как только это было сделано, они решили, что мы должны сделать нечто, называемое критически важной почтой. Поэтому я изобрел что-то под названием Sun Internet Mail Servers [SIMS], которое представляет собой совершенно другой тип сервера. В итоге мы получили сотни тысяч почтовых ящиков на одном сервере.

Четыре патента, которые у меня есть, из 40, которые я зарегистрировал, связаны с SIMS. Остальные на самом деле находятся в одноранговой сети, с которой я много работал, когда продвигался по Sun, в конечном итоге став техническим директором JXTA, проекта Sun с открытым исходным кодом для одноранговой сети.

Что такое JXTA?

Устав заключался в том, чтобы создать проект с открытым исходным кодом для создания одноранговых протоколов, которые создадут виртуальный уровень поверх стека. Это вернет сквозное подключение к Интернету, сделав прозрачным прохождение сетевых экранов и брандмауэров, а также предоставит конечным точкам узлов глобальные уникальные идентификаторы. Другая цель заключалась в том, чтобы работать над стандартами одноранговых протоколов. Я лично продвигал это в IETF, и это привело к созданию исследовательской группы IRTF Peer-to-Peer, сопредседателем которой я до сих пор являюсь.

Открытый исходный код был новой территорией для Sun, и группа Project JXTA была пионером. У нас была очень сплоченная организация и чартер на создание прорывных технологий, так что это был грандиозный эксперимент. У инженера было две степени отделения от вице-президента, и они всегда были доступны для обсуждения. Удивительный! Мы получили представление о том, как сделать проект с открытым исходным кодом от CollabNet, и они разместили проект JXTA. Первоначально большая часть разработки выполнялась Sun, но затем сообщество JXTA начало расти в геометрической прогрессии, и большой вклад внесли не члены Sun.

Связанный:

Сеть
Маршрутизатор
Сотовые сети
Системы Сиско
ИКИМИ

Страница 1 из 2

10 самых влиятельных компаний в области корпоративных сетей 2022 г.

Краткая история архитектуры маршрутизатора

За последние 50 лет мы добились значительного прогресса в развитии Интернета от крошечного соединения нескольких компьютеров до всемирной структуры с миллиардами узлов. Во время этого путешествия мы многое узнали о том, как строить сети и маршрутизаторы, которые их соединяют. Ошибки, которые мы все совершили, послужили важными уроками для тех, кто решил их усвоить.

Вначале маршрутизаторы представляли собой обычные компьютеры с сетевыми интерфейсными картами (NIC), подключенными к шине.

Рисунок 1 — Сетевые карты, подключенные к шине.

Это работает до определенного момента. В этой архитектуре пакеты входят в сетевую карту и передаются ЦП из сетевой карты в память. ЦП принимает решение о пересылке, а затем отправляет пакет на исходящий сетевой адаптер. ЦП и память — это централизованные ресурсы, ограниченные тем, что они могут поддерживать. Шина является дополнительным ограничением: пропускная способность шины должна поддерживать пропускную способность всех сетевых карт одновременно.

Если вы хотите увеличить масштаб, проблемы быстро станут очевидными. Можно купить более быстрый процессор, но как масштабировать шину? Если вы удвоите скорость шины, то вы должны удвоить скорость интерфейса шины на каждом сетевом адаптере и плате ЦП. Это делает все карты более дорогими, даже если отдельная сетевая карта не обладает более широкими возможностями.

Урок 1: Стоимость маршрутизатора должна линейно увеличиваться в зависимости от емкости.

Несмотря на этот урок, целесообразным решением проблемы масштабирования было добавление еще одной шины и еще одного процессора:

Рисунок 2. Решение проблемы масштабирования заключалось в добавлении еще одной шины и еще одного процессора.

Дополнительным арифметико-логическим устройством (ALU) был чип цифровой обработки сигналов (DSP), выбранный из-за его превосходного соотношения цены и качества. Дополнительная шина добавила пропускную способность, но архитектура все равно не масштабировалась. Другими словами, вы не могли добавлять больше ALU и больше шин для повышения производительности.

Поскольку ALU по-прежнему было существенным ограничением, следующим шагом было добавление в архитектуру программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), чтобы разгрузить поиск по самому длинному совпадению префикса (LPM).

Рисунок 3 — Следующим шагом было добавление программируемой пользователем вентильной матрицы.

Хотя это и помогло, удивительно, что не помогло больше. ALU все еще был насыщен. LPM составлял большую часть рабочей нагрузки, но централизованная архитектура по-прежнему не масштабировалась, если убрать эту часть проблемы.

Урок 2: LPM может быть реализован в специализированном кремнии и не является препятствием для производительности.

Несмотря на этот урок, следующим шагом было пойти в другом направлении: заменить ALU и FPGA универсальным процессором. Попробуйте масштабироваться, добавляя больше процессоров и больше шин. Это требовало больших усилий для небольшого увеличения прироста и по-прежнему ограничивалось пропускной способностью централизованной шины.

На этом этапе эволюции Интернета в игру вступили более крупные силы. По мере того, как в массовом воображении росла сеть, огромный потенциал Интернета становился все более очевидным. Телекоммуникационные компании приобрели региональные сети NSFnet и начали развертывание коммерческих магистралей. Интегральные схемы для конкретных приложений (ASIC) стали заслуживающими доверия технологиями, позволяющими реализовать больше функций непосредственно в кремнии. Спрос на маршрутизаторы взлетел до небес, а потребность в радикальных улучшениях масштабируемости, наконец, превзошла инженерный консерватизм. Чтобы удовлетворить этот спрос, появилось множество стартапов с множеством потенциальных решений.

Одной из альтернатив была запланированная перекладина:

Рисунок 4. Поскольку спрос на маршрутизаторы резко возрос, одной из альтернатив была запланированная перемычка.

В этой архитектуре каждая сетевая карта является входом и выходом. Процессор на сетевой карте принял решение о пересылке, выбрал выходную сетевую карту и отправил запрос планирования для кроссбара. Планировщик принимал все запросы от сетевых карт, пытался найти оптимальное решение, запрограммировал перекрестную панель своим решением и давал сигнал на передачу входных данных.

Проблема с этим заключается в том, что каждый выход может прослушивать только один вход за раз, а Интернет-трафик является скачкообразным. Если двум пакетам нужно было пройти к одному и тому же выходу, один из них должен был ждать. Если пакет, который должен ожидать, вызывает ожидание других пакетов на том же входе, то система будет страдать от блокировки начала строки (HOLB), что приведет к очень низкой производительности маршрутизатора.

Урок 3: Внутренняя структура маршрутизатора не должна блокироваться даже в стрессовых условиях.

Переход на нестандартные микросхемы также побудил разработчиков перейти на внутренние структуры на основе ячеек, поскольку реализовать коммутацию небольших ячеек фиксированного размера было намного проще, чем работать с пакетами переменной длины, а иногда и большими. Но переключение ячеек также означает, что планировщик должен работать с более высокой скоростью для каждой ячейки, что значительно усложняет планирование.

Другим новаторским подходом было размещение сетевых карт в виде тора:

Рисунок 5 — Еще одним инновационным подходом было размещение сетевых карт в виде тора.

Здесь каждая сетевая карта имела ссылки на четыре соседа, и входная сетевая карта должна была вычислить путь через фабрику, чтобы добраться до выходной линейной карты. У этого были проблемы — полоса пропускания была неравномерной. В направлении север-юг пропускная способность была больше, чем в направлении восток-запад. Если схема входящего трафика должна была идти с востока на запад, возникали заторы.

Урок 4: Внутренняя структура маршрутизатора должна иметь равномерное распределение полосы пропускания, потому что мы не можем предвидеть распределение трафика.

Совсем другой подход заключался в создании полносвязной сети связи между сетевыми картами и распределении ячеек по всем сетевым картам:

Рисунок 6 — Была предложена полная сетка, распределяющая ячейки по всем сетевым картам.

Несмотря на полученные ранее уроки, выявились новые проблемы. В этой архитектуре все работало достаточно хорошо, пока кому-то не понадобилось заменить карту для ремонта. Поскольку каждая сетевая карта содержала ячейки для всех пакетов в системе, при извлечении карты ни один из пакетов не мог быть восстановлен, что приводило к кратковременному, но болезненному отключению.

Урок 5: Маршрутизаторы не должны иметь единой точки отказа.

Мы даже взяли эту архитектуру и поставили ее с ног на голову:

Рисунок 7 — Здесь все пакеты попадают в центральную память, а затем на выходную сетевую карту.

Здесь все пакеты передаются в центральную память, а затем передаются на выходную сетевую карту. Это работало довольно хорошо, но масштабирование памяти было проблемой. Вы можете добавить несколько контроллеров памяти и банков памяти, но в какой-то момент совокупная пропускная способность станет слишком большой для физического проектирования. Столкновение с практическими физическими ограничениями заставило нас думать в другом направлении.

Мы нашли вдохновение в телефонной сети. Чарльз Клос давно понял, что масштабируемые коммутаторы можно создавать, создавая сети из коммутаторов меньшего размера. Оказывается, все замечательные свойства, которые нам были нужны, присутствовали в сети Clos:

Рисунок 8 — Сеть Clos.

Сеть Clos:

Хорошо масштабируется с емкостью.
Не имеет единой точки отказа.
Поддерживает достаточную избыточность, чтобы обеспечить устойчивость к сбоям.
Справляется с резкими перегрузками, распределяя нагрузку по всей ткани.

Мы всегда реализуем входы и выходы вместе, поэтому мы обычно складываем эту картинку по пунктирной линии. Это создает свернутую сеть Clos, которую мы сегодня используем в маршрутизаторах с несколькими шасси, с некоторыми шасси, заполненными сетевыми картами и слоем коммутаторов, и большим количеством шасси с дополнительными уровнями коммутаторов.

Рисунок 9 — Свернутая сеть Клоса.

К сожалению, даже эта архитектура не лишена недостатков. Формат ячейки, используемый между коммутаторами, является собственностью поставщика микросхемы, что приводит к привязке набора микросхем. Быть привязанным к поставщику чипов не лучше, чем быть привязанным к одному поставщику маршрутизаторов с аналогичными проблемами ценообразования и доступности из одного источника. Модернизация оборудования является сложной задачей, поскольку новый коммутатор сотовой связи должен одновременно поддерживать устаревшие каналы связи и формат сотовой связи для взаимодействия, а также любые обновления скорости связи и форматы сотовой связи.

Каждая ячейка должна иметь адресацию, указывающую выходную сетевую карту, на которую она должна передаваться. Эта адресация обязательно конечна, что приводит к верхней границе масштабируемости. До настоящего времени контроль и управление мультишасси были полностью проприетарными, что создавало еще одну проблему с одним поставщиком программного стека.

К счастью, мы можем решить эти проблемы, изменив нашу архитектурную философию. Последние 50 лет мы стремились увеличить масштабы наших маршрутизаторов. Из нашего опыта построения больших облаков мы узнали, что философия горизонтального масштабирования часто оказывается более успешной.

В масштабируемой архитектуре, вместо того, чтобы пытаться построить гигантский, чрезвычайно быстрый единый сервер, почему бы не разделять и властвовать? Стойка, заполненная небольшими серверами, может выполнять ту же работу, но при этом быть более отказоустойчивой, гибкой и экономичной.

Применительно к маршрутизаторам мысли аналогичны. Можем ли мы взять несколько маршрутизаторов меньшего размера и расположить их в топологии Clos, чтобы получить аналогичные архитектурные преимущества, но избежать проблем с сотовой связью? Это оказывается не слишком сложно :

Рисунок 10 — Замена коммутаторов ячеек пакетными коммутаторами с сохранением топологии Clos для упрощения масштабирования.

Заменив коммутаторы ячеек пакетными коммутаторами, такими как маршрутизаторы, и сохранив топологию Clos, мы обеспечиваем простую масштабируемость.

Мы можем масштабироваться в двух измерениях: либо добавляя дополнительные маршрутизаторы начального уровня и коммутаторы пакетов параллельно с существующими уровнями, либо добавляя дополнительные уровни коммутаторов. Поскольку отдельные маршрутизаторы теперь относительно универсальны, блокировки поставщика можно избежать. Все каналы являются стандартными для Ethernet, поэтому проблем с функциональной совместимостью нет.

Модернизация является прямой и простой: если на коммутаторе требуется больше каналов, замените коммутатор большего размера. Если данный канал необходимо обновить, и оба конца канала работают, то достаточно просто обновить оптику. Использование разнородных скоростей соединения в фабрике не является проблемой, поскольку каждый маршрутизатор действует как устройство согласования скорости.

Эта архитектура уже широко распространена в мире центров обработки данных и известна как архитектура leaf-spine или super-spine, в зависимости от количества уровней коммутаторов. Он оказался очень прочным, стабильным и гибким.

С точки зрения уровня пересылки очевидно, что это жизнеспособная альтернативная архитектура. Остаются проблемы с плоскостью управления и плоскостью управления. Масштабирование уровня управления требует улучшения масштаба наших протоколов управления на порядок. Мы стремимся достичь этого, улучшая наши механизмы абстракции, создавая прокси-представление архитектуры, представляя всю топологию как единый узел.

Точно так же мы работаем над созданием абстракций уровня управления, которые позволяют нам контролировать всю фабрику Clos как единый маршрутизатор. Эта работа выполняется как открытый стандарт, поэтому ни одна из задействованных технологий не является частной.

За последние 50 лет архитектуры маршрутизаторов развивались урывками, со многими ошибками, когда мы находили компромиссы между технологиями. Ясно, что наша эволюция еще не завершена. С каждой итерацией мы решали проблемы предыдущего поколения и обнаруживали новый набор проблем.

Надеемся, что благодаря тщательному анализу нашего прошлого и настоящего опыта мы сможем двигаться вперед с более гибкой и надежной архитектурой и вносить улучшения в будущем без модернизации вилочного погрузчика.

Blender уроки

Категории