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.
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.
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.
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.
Забыли упомянуть о такой функции современных роутеров, как возможность подключения к модемам. Как раз в сельской местности и на дачах, где отсутствует проводной доступ, а часто и телефонная линия, именно модемы – единственный источник интернета. Разумеется, роутер должен поддерживать такую возможность, то есть иметь порт USB для подключения модема. Хотя есть модемы с портом LAN, там вообще все стандартно.
Спецификация 802.11it – это пока чистая теория. Ни роутеров, ни клиентского оборудования с поддержкой этого стандарта нет и в ближайшем будущем не предвидится. А вот спецификация 802.11ax, которую принято назвать Wi-Fi 6, уже воплощается в железе. Если говорить о роутерах, то HONOR Router 3 – это, пожалуй, самое доступное устройство с поддержкой этого стандарта на сегодняшний день. Но насколько выше реальная скорость? По слухам, прирост не очень велик. При этом нужно учесть, что и клиентское оборудование должно иметь поддержку этого стандарта, а с этим дела обстоят похуже. Скажем, приставку поменять ещё куда ни шло, а новый телевизор ради Wi-Fi 6 уж точно никто покупать не будет. Как и ноутбук.