נתב

נַתָּב, או רַאוּטֶר (מאנגלית: Router), הוא רכיב תקשורת מחשבים שנועד לקביעת נתיבן והפצתן של חבילות נתונים ברשתות תקשורת נתונים. בעוד שנתב הוא רכיב כללי שמקשר בין רשתות שונות, במקרים רבים מתכוונים לנתב ביתי שהוא נתב ששנועד לחבר רשת מקומית פשוטה לאינטרנט ולספק לרשת הזו שירותים בסיסיים. נתבים מתקדמים יותר מהווים תשתית תקשורת וחיבור לרשת האינטרנט עבור עסקים וספקי שירות, ונתבים בעלי יכולות טיפול בקצבי תנועה גבוהים במיוחד מהווים את ליבת רשת האינטרנט.

בעוד שניתן לבנות נתב מרכיבים המשמשים במחשבים רגילים, נתבים רבים מתבססים על רכיבי חומרה יעודיים בעלי יכולות טיפול יעילות בתקשורת נתונים.

רקע
רשת האינטרנט היא רשת תקשורת הנתונים הגדולה בעולם. רשת האינטרנט איננה עשויה מקשה אחת, אלא מורכבת מתתי-רשת שונים, המחוברות זו לזו. עם השנים הלכה וגדלה רשת האינטרנט עד שהגיעה לגודלה הנוכחי. עמודי אינטרנט, תמונות, שירים, וכל מידע דיגיטלי אחר, מועברים ממקום למקום וממחשב למחשב.

מבחינות רבות דומה תנועת הנתונים באינטרנט לתנועת כלי הרכב בכבישים. כלי רכב מסוגים שונים עושים את דרכם ממקורות שונים ליעדים שונים על-פני רשת הכבישים בארץ, וגורמים שונים מסייעים בהכוונת התנועה: תמרורים, רמזורים, סימוני כבישים ושוטרי תנועה. גורמים אלו מנתבים את התנועה ממקום אחד למקום אחר במסלול מסוים. לדוגמה, בהתרחש תאונה בכביש, ייתכן ששוטר תנועה יכוון את התנועה לדרך חליפית.

בתפקיד שוטרי התנועה של רשת האינטרנט - משמשים הנתבים. נתבים משמשים במגוון תפקידים רחב כדי להכווין את תנועת המידע הדיגיטלי ממקום למקום.

ניתוב

נתבים משמשים לניתוב נתונים מרשת אחת לרשת אחרת. לדוגמה, מרשת האינטרנט, לרשת הפרטית של המשתמש הביתי.

משימה זו מופיעה כחלק מהשכבה השלישית, שכבת הרשת, של מודל שבע השכבות, מודל OSI. כחלק ממשימת הניתוב, עשוי הנתב להשתמש בספירת צעדים. בשיטה זו מנסה הנתב לחשב את מספר "הצעדים" שעשויה חבילת המידע שברשותו לעשות בדרך ליעדה. לצורך כך, כל רכיב תקשורת בו תיאלץ לעבור החבילה בדרכה ליעד, ובפרט, נתבים נוספים, נחשב כצעד נוסף. אם קיימים כמה מסלולים אפשריים ליעד, יבחר הנתב בזה בעל מספר הצעדים הקטן ביותר, ובכך באופן תאורטי יחסך חלק מזמן המסע של החבילה. הדבר דומה במקצת לבחירת נתיב הנסיעה בעל מספר הרמזורים הקטן ביותר לאורך הדרך. בהנחה שהעיכוב הממוצע בכל רמזור ורמזור הוא זהה, הרי שעדיף לנו לנסוע בדרך בה יש פחות רמזורים. כיום, נוטים נתבים להתחשב פחות במספר הצעדים בדרך אל היעד, ומתחשבים בנתונים נוספים המשפיעים יותר על זמן המסע של חבילת הנתונים. הנתב עשוי להשתמש בפרוטוקולי ניתוב נוספים (כגון: ICMP, OSPF), על מנת לאסוף נתונים (כגון קצב, השהייה, עומס, אמינות) של הקישורים האפשריים ממנו ועד היעד של החבילה, ובמטרה להחליט כיצד יש להעביר הלאה כל אחת מחבילות הנתונים המגיעות אליו. השימוש בפרוטוקולים אלו נקרא ניתוב; ופרוטוקולים אלו נקראים פרוטוקולי ניתוב, או פרוטוקולים מנתבים.

כאשר הנתב מקבל חבילת נתונים, הוא בודק מהי כתובת היעד של החבילה, ומסתמך על טבלת הניתוב שלו על מנת לקבוע מאיפה להעביר את החבילה. כדי לבנות טבלה זו, מסתמך הנתב על פרוטוקולי הניתוב על מנת להחליט מה יש לעשות עם החבילה. חבילה שכזאת נקראת "חבילה מנותבת". במטרה להעבירה לתחנה הבאה בשרשרת (ולקרב אותה אל היעד), עושה הנתב שימוש בסוג נוסף של פרוטוקולים, המעבירים את החבילות על פי החלטת הניתוב שהתקבלה. פרוטוקולים אלו נקראים פרוטוקולים מנותבים. הבולט שבפרוטוקולים אלו, הוא פרוטוקול האינטרנט - IP. קיימים פרוטוקולים מנותבים נוספים (לדוגמה, IPX), אך השימוש בהם הוא פחות בהרבה מהשימוש בפרוטוקול האינטרנט.

ישנם שני סוגים עיקריים של נתבים:
 נתבים ביתיים
 נתבים תעשייתיים

נתב ביתי

גישור בין רשתות
נתב ביתי, הוא רכיב תקשורת פשוט וזול יחסית, הנמצא כיום בחלק ניכר של הבתים והעסקים הקטנים, ולעיתים רבות הוא כולל נקודת גישה לרשת אלחוטית.

תפקידו העיקרי של הנתב הביתי לגשר בין רשת האינטרנט העולמית לרשת הביתית. בבתים רבים יש מספר מכשירים ומחשבים. כל אלו יוצרים ביחד רשת זעירה, הנקראת הרשת הפרטית של המשתמש. למכשירים שונים ולמשתמשים שונים, יכולות להיות בקשות שונות מרשת האינטרנט. לדוגמה, בבית שבו שני מחשבים המחוברים לרשת האינטרנט ייתכן שמשתמש אחד יבקש לצפות בדף הבית של ויקיפדיה במחשב אחד, בעוד שבמחשב השני המשתמש מבקש מנוע חיפוש כלשהו.

אם בבית זה יש נתב, הבקשות השונות של משתמשי הקצה לרשת האינטרנט עוברות דרכו. הנתב רושם איזה משתמש ביקש איזה עמוד אינטרנט ומעביר את הבקשות לספק האינטרנט. ספק האינטרנט מחזיר את העמודים המבוקשים. הנתב, שקיבל שני עמודי אינטרנט שונים (לדוגמה, האחד של ויקיפדיה והשני של מנוע החיפוש), שמר רשימת בקשות של המשתמשים המחוברים אליו. כאשר מגיע עמוד (או כל חבילת נתונים דיגיטליים אחרת) מרשת האינטרנט לנתב הביתי, הוא מחפש ברשימת הבקשות השמורה אצלו מי המשתמש שביצע את הבקשה, ומעביר אליו את העמוד או את חבילת הנתונים מבוקשים.

בכך, מאפשר הנתב לכמה מחשבים לחלוק חיבור אינטרנט יחיד. מנקודת מבטו של ספק האינטרנט, אין הבדל בין הבקשות השונות, הן כולן בקשות שבוצעו על ידי אותו מנוי, באמצעות אותו הנתב, בעל אותה כתובת אינטרנט.

הדבר דומה לממיין דואר במשרד גדול. נניח כתובת הדואר של משרד שבו מספר עובדים, המטפלים בנושאים מגוונים. כדי ליצור קשר עם עובדי המשרד יש לשלוח את המכתב אל הכתובת של המשרד, וכאשר המען המופיע על המעטפת המכתב הוא כתובת המשרד. כאשר המעטפה מגיעה למשרד, היא נפתחת על ידי ממיין הדואר של המשרד. הממיין רואה שהמדובר בבקשה מתחום מסוים, ומעביר את המכתב אל העובד המטפל בתחום זה. ממיין הדואר מבצע פעולה דומה לזו של הנתב הביתי. מבחינתו של העולם החיצוני - יש למשרד כתובת אחת ויחידה. כל הבקשות והחבילות יגיעו לכתובת זו בלבד. בתוך המשרד ישנה תיבת דואר לכל עובד ועובד, וממיין הדואר, דואג לנתב את המכתבים ליעד המתאים.

תצורה
נתב ביתי תקני מסוגל לתמוך הן בחיבורים פיזיים לנתב והן בחיבורים אלחוטיים. לנתב תקני יש בדרך כלל כניסה אחת המשמשת להכנסת מידע מרשת האינטרנט, לרוב באמצעות מודם אינטרנט. לנתב מספר יציאות פיזיות (בדרך כלל בין 2 ל-8), דרכן אפשר לחבר מחשבים לנתב באמצעות כבל רשת. בדרך כלל, יתמוך הנתב גם בחיבורים אלחוטיים. באמצעות חיבורים אלו, מחשבים שונים יכולים להתחבר לנתב תוך שימוש בקשר רדיו וללא צורך בחוטים. נתב ביתי תקני מסוגל בדרך-כלל לתמוך במספר רב של חיבורים אלחוטיים, עד כ-100–200 חיבורים, בהתאם לנתב. דבר זה מאפשר שימוש בנתבים ביתיים כנקודות גישה חמות בבתי קפה ובמקומות הצפויים להחזיק כמה עשרות משתמשים ואף יותר מכך.

תכונות נוספות

מעבר לתפקידו הראשי כמגשר בין רשתות, הנתב הביתי מסוגל לספק שירותים נוספים למשתמש. שירותים אלו חורגים לרוב מהגדרתו של נתב במודל ה-OSI. הנתב מאפשר יצירת רשת ביתית. בעצם עובדת חיבורם הפיזי של המחשבים לנתב נוצרת רשת ביתית פנימית, גם ללא חיבור חיצוני לאינטרנט. רשת פנימית זו מאפשרת שיתוף והעברת קבצים בין מחשבים שונים המחוברים לאותו הנתב.

נתבים תורמים גם בתחום אבטחת המחשבים המחוברים לרשת – כאשר מגיע לנתב עמוד אינטרנט (או חבילת נתונים), הנתב בודק ברשימותיו מיהו המשתמש שביקש דף זה. אם הנתב לא רואה שחבילת המידע נדרשה על ידי מי מהמשתמשים המחוברים אליו, הוא משליך אותה ולא מעביר אותה הלאה. הנתב מונע בכך התקפות רבות על מחשבים המחוברים לרשת האינטרנט. מרבית הנתבים הביתיים מסוגלים להעמיד חומת אש על ידי סינון בקשות מתקדם יותר. אם הנתב משמש גם כחומת אש, הוא מבצע סדרה של החלטות הנוגעות לטיפול בכל בקשה ומידע המגיעים אליו. בצורה הבסיסית ביותר, יש בידי הנתב רשימה שחורה. זוהי רשימת כתובות של אתרים אסורים או לא בטוחים. כאשר מגיעה לנתב בקשה ממשתמש לעמוד אינטרנט, הוא משווה את הכתובת המבוקשת אל מול הכתובות שברשימה השחורה. אם ישנה התאמה (כלומר שהמשתמש ביקש דף אסור), השרת לא יטפל בבקשה והמשתמש לא יקבל את הדף המבוקש. נתבים מתקדמים מעט יותר מסוגלים לאכוף מדיניות גישה מורכבת יותר הכוללת מאפיינים כגון שעות גישה מותרות והקצאת רוחב פס אישית לכל משתמש.

מאפיין נוסף של נתבים ביתיים רבים הוא שילוב של חייגן ומודם אינטרנט. על מנת להקים קשר עם ספק האינטרנט יש לתקשר עמו באמצעות מודם אינטרנט. בבתים רבים נמצא המודם בין שקע התשתית (כבלים או טלפון) לבין הנתב. עם זאת, ישנם נתבים רבים המסוגלים גם לשמש כמודם אינטרנט. במקרה כזה, מחברים את הנתב ישירות לשקע התשתית, ואין צורך ברכיב מגשר, במודם. הדבר חוסך חוטים מיותרים, שקע חשמלי ולעיתים אף מסייע בחיבור קל ונח.

נתבים תומכים בשירותים ובתכונות הבאות: DHCP, DMZ, Port Forwarding, NAT, QoS.

נתב תעשייתי

נפח עבודה גבוה
נתבים תעשייתיים, דומים בתכונותיהם לנתבים ביתיים. עם זאת, נפח המידע, כמות הבקשות ומספר המשתמשים בהם מסוגל לתמוך נתב תעשייתי - גדולים בהרבה מאלו של הנתב הביתי.

נתבים תעשייתיים, נועדו לעמוד בעומסי עבודה אינטנסיביים ביותר. בשל כך, נמצאים נתבים אלו בארגונים גדולים, בתי ספר, אוניברסיטאות, מאגרי מידע, בתי חולים - ובכל מקום בו ישנם משתמשים רבים וניהול הרשת מורכב.

בשימוש ספקיות אינטרנט
אחד המקומות בהם נמצאים נתבים אלו בשימוש רב, הוא בקרב ספקיות אינטרנט. היקף הניתוב בנתבים אלה הוא עצום בגודלו, ספק אינטרנט מטפל בעשרות אלפים עד מיליונים של בקשות ברגע נתון. חלק מהבקשות הן לעמודי אינטרנט השוכנים על שרתי החברה, חלק לעמודי אינטרנט על שרתים אחרים באותה מדינה, וחלק לעמודים השוכנים במדינות רחוקות. חלק מהבקשות הן למידע דיגיטלי אחר, למשל שיתוף קבצים ברשת עמית לעמית.

תכונות נוספות
לא כל הנתבים התעשייתיים מציעים את שלל השירותים שמציע נתב ביתי. בשל עומס העבודה הרב על נתבים תעשייתיים, לא תמיד נמצאים בידי הנתב די משאבים או כוח עיבוד, על מנת להציע שירותים נוספים (למשל חומת אש) מעבר למשימת הניתוב. לשם כך, יש לחבר לנתב רכיבים ייעודיים נוספים, למשל רכיב המסנן בקשות כחלק מחומת אש.

תצורה
התצורה הפיזית של נתב משתנה רבות, אך הוא בדרך כלל מסוגל לטפל במאות או אלפי חיבורים שונים. מחירו של נתב תעשייתי נע בין אלפי שקלים בודדים לעשרות אלפי שקלים.

ראו גם
 רכזת
 מונחים ברשת מחשבים
 ניתוב מקור

קישורים חיצוניים

 

ציוד לתקשורת מחשבים
Wi-Fi