Čo je to router a ako funguje?

Všimli ste si zvýšenie rýchlosti vášho internetu pri pripojení k sieti Wi-Fi na rozdiel od bežnej siete 4G(4G network) ? Za to musíte poďakovať smerovaču Wi-Fi , vďaka ktorému je náš zážitok z prehliadania bezproblémový. V závislosti od toho, v ktorej krajine žijete, môže byť rozdiel rýchlosti dvakrát, ak nie viac. Žijeme v dobe, kedy sa rýchlosť internetu tak zvýšila, že teraz meriame rýchlosť internetu v gigabitoch(Gigabits) na rozdiel od kilobitov len pred niekoľkými rokmi. Je prirodzené, že s príchodom nových vzrušujúcich technológií, ktoré sa objavujú na bezdrôtovom trhu, očakávame aj vylepšenia našich bezdrôtových zariadení.

Čo je to router a ako funguje?

Čo je smerovač Wi-Fi?

Jednoducho povedané, Wi-Fi router nie je nič iné ako malá škatuľka s krátkymi anténami, ktorá pomáha prenášať internet vo vašom dome alebo kancelárii.

Smerovač je hardvérové ​​zariadenie, ktoré funguje ako most medzi modemom a počítačom. Ako už názov napovedá, smeruje prenos medzi zariadeniami, ktoré používate, a internetom. Výber správneho typu routera hrá dôležitú úlohu pri určovaní najrýchlejšieho internetového zážitku, ochrany pred kybernetickými hrozbami, firewallmi atď.

Je úplne v poriadku, ak nemáte technické znalosti o tom, ako router funguje. Poďme pochopiť z jednoduchého príkladu, ako router funguje.

Môžete mať širokú škálu zariadení, ako sú smartfóny, notebooky, tablety, tlačiarne, inteligentné televízory(TVs) a mnohé ďalšie, ktoré sa pripájajú k internetu. Tieto zariadenia spolu tvoria sieť, ktorá sa nazýva  lokálna sieť (Local Area Network) (LAN). Prítomnosť stále väčšieho počtu zariadení v sieti LAN(LAN) má za následok spotrebu rôznych šírok pásma naprieč rôznymi používanými zariadeniami, čo môže mať za následok oneskorenie alebo prerušenie internetu v niektorých zariadeniach.

Tu prichádza na rad smerovač, ktorý umožňuje bezproblémový prenos informácií cez tieto zariadenia tým, že nasmeruje prichádzajúcu a odchádzajúcu prevádzku tým najefektívnejším možným spôsobom. 

Jednou z primárnych funkcií smerovača je fungovať ako  rozbočovač alebo prepínač (Hub or Switch ) medzi počítačmi, čo umožňuje bezproblémovú asimiláciu údajov a ich prenos medzi nimi.

Na spracovanie všetkých týchto obrovských množstiev prichádzajúcich a odchádzajúcich údajov musí byť smerovač inteligentný, a preto je smerovač počítačom svojím vlastným spôsobom, pretože má  procesor a pamäť, (CPU & Memory, ) čo pomáha pri spracovávaní prichádzajúcich a odchádzajúcich údajov.

Typický smerovač vykonáva množstvo zložitých funkcií, ako napr

  1. Poskytovanie najvyššej úrovne zabezpečenia z brány firewall
  2. Prenos údajov(Data) medzi počítačmi alebo sieťovými zariadeniami, ktoré používajú rovnaké internetové pripojenie
  3. Povoliť používanie internetu na viacerých zariadeniach súčasne

Aké sú výhody smerovača?(What are the benefits of a Router?)

1. Poskytuje rýchlejšie wifi signály(1. Delivers faster wifi signals)

Moderné smerovače Wi-Fi používajú zariadenia vrstvy 3, ktoré majú zvyčajne rozsah 2,4 GHz až 5 GHz , čo pomáha pri poskytovaní rýchlejších signálov Wi-Fi a rozšíreného dosahu ako predchádzajúce štandardy.

2. Spoľahlivosť(2. Reliability)

Smerovač izoluje postihnutú sieť a prenáša údaje cez iné siete, ktoré fungujú perfektne, čo z neho robí spoľahlivý zdroj.

3. Prenosnosť(3. Portability)

Bezdrôtový smerovač eliminuje potrebu káblového pripojenia k zariadeniam odosielaním signálov Wi-Fi, čím zabezpečuje najvyšší stupeň prenosnosti siete pripojených zariadení.

Existujú dva rôzne typy smerovačov:

a) Káblový smerovač:(a) Wired router:) Pripája sa priamo k počítačom pomocou káblov cez vyhradený port, ktorý umožňuje smerovaču distribuovať informácie

b) Bezdrôtový smerovač:(b) Wireless Router:) Ide o smerovač moderného veku, ktorý bezdrôtovo distribuuje informácie prostredníctvom antén medzi viacero zariadení pripojených k miestnej sieti.

Aby sme pochopili fungovanie smerovača, musíme sa najprv pozrieť na komponenty. Medzi základné komponenty smerovača patria:

  • CPU:  Je to primárny radič smerovača, ktorý vykonáva príkazy operačného systému smerovača. Pomáha tiež pri inicializácii systému, ovládaní sieťového rozhrania atď.
  • ROM:  Pamäť len na čítanie obsahuje tento zavádzací program a diagnostické programy pri zapnutí ( (Power)POST )
  • RAM:  V pamäti s náhodným prístupom sú uložené smerovacie tabuľky a spustené konfiguračné súbory. Obsah pamäte RAM(RAM) sa vymaže pri zapnutí a vypnutí smerovača.
  • NVRAM: Energetická(NVRAM:)  pamäť RAM obsahuje konfiguračný súbor pri spustení. Na rozdiel od RAM ukladá obsah aj po zapnutí a vypnutí routera
  • Flash pamäť:(Flash Memory:)  Ukladá obrázky operačného systému a funguje ako preprogramovateľná ROM.
  • Sieťové rozhrania:(Network Interfaces:)  Rozhrania sú fyzické pripojovacie porty, ktoré umožňujú pripojenie rôznych typov káblov k smerovaču, ako je ethernet, vláknové distribuované dátové rozhranie(Fiber distributed Data interface) ( FDDI ), digitálna sieť integrovaných služieb ( ISDN ) atď.
  • Zbernice:(Buses:)  Zbernica funguje ako komunikačný most medzi CPU a rozhraním, čo pomáha pri prenose dátových paketov.

Aké sú funkcie smerovača?(What are the functions of a Router?)

Smerovanie(Routing )

Jednou z primárnych funkcií smerovača je posielanie dátových paketov cez cestu špecifikovanú v smerovacej tabuľke.

Používa určité interné vopred nakonfigurované direktívy, ktoré sa nazývajú ako statické trasy na posielanie údajov medzi prichádzajúce a odchádzajúce pripojenia rozhrania.

Router môže využívať aj dynamické smerovanie, kde preposiela dátové pakety rôznymi cestami na základe podmienok v systéme.

Statické smerovanie poskytuje systému väčšiu bezpečnosť v porovnaní s dynamickým, pretože smerovacia tabuľka sa nemení, pokiaľ ju používateľ manuálne nezmení.

Odporúčané: (Recommended:) Opravte bezdrôtový smerovač, ktorý sa neustále odpája alebo vypadáva(Fix Wireless Router Keeps Disconnecting Or Dropping)

Určenie cesty(Path determination)

Smerovače berú do úvahy viacero alternatív na dosiahnutie rovnakého cieľa. Toto sa nazýva určenie cesty. Pri určovaní trasy sa berú do úvahy dva hlavné faktory:

  • Zdroj informácií alebo smerovacia tabuľka
  • Náklady na každú cestu – metrika

Na určenie optimálnej cesty router hľadá v smerovacej tabuľke sieťovú adresu, ktorá sa úplne zhoduje s IP adresou cieľového paketu.

Smerovacie tabuľky(Routing tables )

Smerovacia tabuľka má vrstvu sieťovej inteligencie, ktorá riadi smerovač, aby posielal dátové pakety do cieľa. Obsahuje sieťové asociácie, ktoré pomáhajú smerovaču dosiahnuť cieľovú IP adresu najlepším možným spôsobom. Smerovacia tabuľka obsahuje nasledujúce informácie:

  1. ID siete(Network Id) – cieľová IP adresa
  2. Metrická(Metric) – cesta, po ktorej sa má dátový paket odoslať.
  3. Hop – je brána, cez ktorú sa musia posielať dátové pakety, aby sa dostali do cieľa.

Bezpečnosť(Security )

Smerovač poskytuje ďalšiu vrstvu zabezpečenia siete pomocou brány firewall, ktorá zabraňuje akémukoľvek typu počítačovej kriminality alebo hackerov. Firewall je špecializovaný softvér, ktorý analyzuje prichádzajúce dáta z paketov a chráni sieť pred kybernetickými útokmi.

Smerovače tiež poskytujú virtuálnu privátnu sieť (VPN)(Virtual Private Network (VPN)) , ktorá poskytuje dodatočnú vrstvu zabezpečenia siete a tým vytvára bezpečné pripojenie.

Preposielací stôl(Forwarding table )

Preposielanie je skutočný proces prenosu dátových paketov cez vrstvy. Smerovacia tabuľka pomáha vybrať najlepšiu možnú cestu, zatiaľ čo smerovacia tabuľka uvádza trasu do činnosti.

Ako funguje smerovanie?(How does Routing work?)

  1. Smerovač načíta cieľovú IP adresu prichádzajúceho dátového paketu
  2. Na základe tohto prichádzajúceho dátového paketu vyberie príslušnú cestu pomocou smerovacích tabuliek.
  3. Dátové pakety sa potom preposielajú na konečnú cieľovú IP adresu cez skoky pomocou tabuľky presmerovania.

Jednoducho povedané, smerovanie je proces prenosu dátových paketov z cieľa A do cieľa B s použitím požadovaných informácií optimálnym spôsobom.

Prepínač(Switch)

Prepínač hrá veľmi dôležitú úlohu pri zdieľaní informácií medzi zariadeniami, ktoré sú navzájom prepojené. Prepínače sa vo všeobecnosti používajú pre väčšie siete, kde všetky zariadenia spojené dohromady tvoria lokálnu sieť(Local Area Network) ( LAN ). Na rozdiel od smerovača, prepínač odosiela dátové pakety iba do konkrétneho zariadenia nakonfigurovaného používateľom.

Aké sú funkcie smerovača

Viac pochopíme na malom príklade:(We can understand more with a small example : )

Povedzme, že chcete poslať fotku svojmu priateľovi na WhatsApp . Hneď ako zverejníte obrázok svojho priateľa, určí sa zdrojová a cieľová IP adresa a fotografia sa rozdelí na malé časti, ktoré sa nazývajú dátové pakety, ktoré sa musia poslať do konečného cieľa.

Router pomáha nájsť optimálny spôsob prenosu týchto dátových paketov na cieľovú IP adresu pomocou smerovacích a preposielacích algoritmov a riadiť prevádzku v sieti. Ak je jedna trasa preťažená, router nájde všetky možné alternatívne trasy na doručenie paketov na cieľovú IP adresu.

Wi-Fi smerovače(Wi-Fi Routers)

Dnes sme obklopení väčším počtom prístupových bodov Wi-Fi ako kedykoľvek v histórii, pričom všetky sa snažia obslúžiť čoraz viac zariadení náročných na dáta.

Existuje toľko signálov Wi-Fi, silných aj slabých, že ak by sme mali špeciálny spôsob, ako to vidieť, došlo by k veľkému znečisteniu vzdušného priestoru okolo.

Teraz, keď vstúpime do oblastí s vysokou hustotou a vysokým dopytom, ako sú letiská, kaviarne, podujatia atď., koncentrácia viacerých používateľov s bezdrôtovými zariadeniami sa zvyšuje. Čím viac ľudí sa pokúša pripojiť k internetu, tým viac je namáhaný prístupový bod, aby poslúžil obrovskému nárastu dopytu. Tým sa znižuje šírka pásma dostupná pre každého používateľa a výrazne sa znižuje rýchlosť, čo vedie k problémom s latenciou.

Rodina Wi-Fi 802.11(802.11 family of Wi-Fi) sa datuje do roku 1997 a odvtedy sa všetky vylepšenia výkonu Wi-Fi vykonali v troch oblastiach, ktoré sa použili ako metrika na sledovanie zlepšenia.(Wi-Fi)

  • modulácia
  • priestorové prúdy
  • lepenie kanálov

Modulácia(The modulation)  je proces tvarovania analógovej vlny na prenos údajov, rovnako ako každá zvuková melódia, ktorá sa pohybuje hore a dole, až kým nedosiahne naše uši (prijímač). Táto konkrétna vlna je definovaná frekvenciou, kde sú amplitúda a fáza modifikované tak, aby indikovali jedinečné bity informácií pre cieľ. Čiže čím silnejšia frekvencia, tým lepšia konektivita, ale rovnako ako zvuk môžeme urobiť len toľko, aby sme zvýšili hlasitosť, ak dôjde k rušeniu inými zvukmi, v našom prípade rádiovými signálmi, kvalita tým trpí.

Priestorové prúdy (Spatial Streams ) sú ako viaceré prúdy vody vystupujúce z toho istého riečneho zdroja. Riečny prameň môže byť dosť silný, ale jeden jediný prúd nie je schopný uniesť také veľké množstvo vody, takže sa rozdelí na viacero prúdov, aby sa dosiahol konečný cieľ stretnúť sa v spoločnej rezervácii.

Wi-Fi to robí pomocou viacerých antén, kde s cieľovým zariadením súčasne interaguje viacero tokov údajov, toto je známe ako MIMO (Multiple Input – Multiple Output)

Keď sa táto interakcia odohráva medzi viacerými cieľmi, je známa ako Multi-User ( MU-MIMO ), ale tu je háčik, „cieľ musí byť dostatočne vzdialený od seba“.

V každom danom čase sieť beží na jedinom kanáli,  Channel Bonding  nie je nič iné ako kombinovanie menších podrozdielov konkrétnej frekvencie na zvýšenie sily medzi cieľovými zariadeniami. Bezdrôtové spektrum(Spectrum) je veľmi obmedzené na špecifické frekvencie a kanály. Bohužiaľ, väčšina zariadení beží na rovnakej frekvencii, takže aj keby sme zvýšili viazanie kanálov, došlo by k ďalším vonkajším interferenciám, ktoré by utlmili kvalitu signálu.

Prečítajte si tiež: (Also Read:) Ako nájsť IP adresu môjho smerovača?(How to Find My Router’s IP Address?)

V čom je Wi-Fi 6 iné ako jeho predchodca?(What is different about Wi-Fi 6 over its predecessor?)

Stručne povedané, zlepšila sa rýchlosť, spoľahlivosť, stabilita, počet pripojení a energetická účinnosť.

Ak sa do toho ponoríme hlbšie, začneme si všímať, čo robí Wi-Fi 6 tak všestranným, je  pridanie štvrtej metriky Efektivita vysielania(addition of 4th metric Airtime Efficiency) . Po celú dobu sme nedokázali zohľadniť obmedzený zdroj, ktorým je bezdrôtová frekvencia. Zariadenia by teda zaplnili viac kanálov alebo frekvencií, ako je potrebné, a boli by pripojené oveľa dlhšie, ako je potrebné, jednoducho povedané, veľmi neefektívny neporiadok.

Protokol Wi-Fi 6 (802.11 ax) rieši tento problém pomocou  OFDMA (ortogonálny viacnásobný prístup s frekvenčným delením)(OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple access))  , kde je prenos údajov optimalizovaný a kombinovaný tak, aby využíval iba požadované množstvo požadovaného zdroja. Toto prideľuje a riadi prístupový bod(Access Point) , aby doručil cieľové požadované dátové zaťaženie a využíva Downlink a Uplink  MU-MIMO (multi-user, multiple inputs, multiple outputs) na zvýšenie efektivity prenosu dát medzi zariadeniami. S využitím OFDMA môžu Wi-Fi zariadenia odosielať a prijímať dátové pakety v lokálnej sieti vyššou rýchlosťou a súčasne paralelne.

Paralelný prenos dát zlepšuje prenosnosť dát cez sieť extrémne efektívnym spôsobom bez toho, aby spôsobil pokles existujúcich downlinkových rýchlostí.

Čo sa stane s mojimi starými zariadeniami WI-FI?(What will happen to my old WI-FI devices?)

Ide o nový štandard Wi-Fi , ktorý v septembri 2019(September 2019) stanovila Medzinárodná (International) aliancia (Alliance)Wi-Fi . Wi-Fi 6 je spätne kompatibilné, no sú tu nejaké kozmetické zmeny.

Každá sieť, ku ktorej sa pripájame, beží na inej rýchlosti, latencii a šírke pásma označeného určitým písmenom po 802.11, ako napríklad 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n a 802.11ac(802.11, such as 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n and 802.11ac) , čo zmiatlo aj tých najlepších z nás.

Všetok tento zmätok sa skončil s Wi-Fi 6 a aliancia Wi-Fi zmenila konvenciu pomenovania týmto. Každá verzia Wi-Fi pred týmto bude očíslovaná medzi Wi-Fi 1-5 pre jednoduchšie vyjadrenie.

Záver(Conclusion)

Dobré pochopenie fungovania smerovača nám pomáha orientovať sa a riešiť rôzne problémy, ktorým môžeme čeliť pri našich smerovačoch, ako aj smerovačoch Wi-Fi . Veľký dôraz sme kládli na Wi-Fi 6 , keďže ide o novú vznikajúcu bezdrôtovú technológiu, s ktorou musíme držať krok. Wi-Fi sa chystá narušiť nielen naše komunikačné zariadenia, ale aj naše každodenné položky, ako sú chladničky, práčky, autá atď. Ale bez ohľadu na to, ako veľmi sa technológia mení, diskutované základy, ako je smerovanie, smerovanie stoly, presmerovanie, prepínače, rozbočovače atď. sú stále kritickou hnacou základnou myšlienkou vzrušujúceho vývoja, ktorý sa chystá zmeniť naše životy nadobro.



About the author

Mám vzdelanie v oblasti počítačového inžinierstva a informačných technológií, čo mi dalo jedinečný pohľad na platformy Windows 10 a 11. Najmä mám skúsenosti s Windows 10 " Desktop Experience " a prehliadačom Microsoft Edge. Moje skúsenosti s týmito dvoma platformami mi umožňujú hlboko pochopiť, ako fungujú, a moje odborné znalosti v týchto oblastiach mi umožňujú poskytovať spoľahlivé rady, ako ich zlepšiť.



Related posts