路由器的定義、分類與標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

2019-11-05 00:14:04

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供稿：網(wǎng)友

由于當(dāng)前社會(huì)信息化的不斷推進(jìn)，人們對(duì)數(shù)據(jù)通信的需求日益增加。自TCP/ip協(xié)議簇于七十年代中期推出以來(lái)，現(xiàn)已發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，基于TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也成為了最大、最重要的網(wǎng)絡(luò)。路由器作為IP網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備已經(jīng)得到空前廣泛的應(yīng)用。

路由器作為IP網(wǎng)的核心設(shè)備，其技術(shù)已成為當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)的要害技術(shù)，其設(shè)備本身在數(shù)據(jù)通信中起到越來(lái)越重要的作用。同時(shí)由于路由器設(shè)備功能強(qiáng)大，且技術(shù)復(fù)雜，各廠家對(duì)路由器的實(shí)現(xiàn)有太多的選擇性。路由器作為公眾網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，必須通過(guò)設(shè)備規(guī)范來(lái)提出最低要求。所以對(duì)路由器設(shè)備作出規(guī)范有其重要性和必要性。關(guān)于路由器設(shè)備已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)如下所示：YD/T1156-2001《路由器測(cè)試規(guī)范－高端路由器》；YD/T1098-2001《路由器測(cè)試規(guī)范－低端路由器》。

一、路由器定義

路由器是工作在OSI參考模型第三層——網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。路由器通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。雖然路由器可以支持多種協(xié)議（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協(xié)議），但是在我國(guó)絕大多數(shù)路由器運(yùn)行TCP/IP協(xié)議。路由器通常連接兩個(gè)或多個(gè)由IP子網(wǎng)或點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議標(biāo)識(shí)的邏輯端口，至少擁有1個(gè)物理端口。路由器根據(jù)收到數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)層地址以及路由器內(nèi)部維護(hù)的路由表決定輸出端口以及下一跳地址，并且重寫(xiě)鏈路層數(shù)據(jù)包頭實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器通過(guò)動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表來(lái)反映當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⑼ㄟ^(guò)與網(wǎng)絡(luò)上其他路由器交換路由和鏈路信息來(lái)維護(hù)路由表。

二、路由器分類

當(dāng)前路由器分類方法各異，各種分類方法有一定的關(guān)聯(lián)，但是并不完全一致。

從結(jié)構(gòu)上分，路由器可分為模塊化結(jié)構(gòu)與非模塊化結(jié)構(gòu)，通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。從網(wǎng)絡(luò)位置劃分，路由器可分為核心路由器與接入路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡(luò)中心，通常使用高端路由器，要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡(luò)接口，通常是模塊化結(jié)構(gòu)；接入路由器位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，通常使用中低端路由器，要求相對(duì)低速的端口以及較強(qiáng)的接入控制能力。從功能上劃分，路由器可分為通用路由器與專用路由器。一般所說(shuō)的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實(shí)現(xiàn)某種特定功能對(duì)路由器接口、硬件等作專門優(yōu)化，例如接入路由器用作接入撥號(hào)用戶，增強(qiáng)PSTN接口以及信令能力；VPN路由器增強(qiáng)隧道處理能力以及硬件加密；寬帶接入路由器強(qiáng)調(diào)寬帶接口數(shù)量及種類。從性能上分，路由器可分為線速路由器以及非線速路由器。通常線速路由器是高端路由器，能以媒體速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；中低端路由器是非線速路由器，但是一些新的寬帶接入路由器也有線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。

在標(biāo)準(zhǔn)的制定中，路由器從能力上區(qū)分可分為：高端路由器和低端路由器等類別，背板交換能力大于20Gbit/s，包交換能力大于20Mbit/s的路由器稱為高端路由器；包交換能力小于1Mbit/s的路由器稱為低端路由器。以市場(chǎng)占有率最大的Cisco公司為例，12000系列為高端路由器，7500以下系列路由器為低端路由器。顯然上述劃分存在空檔：包交換能力1Mbit/s以上20Mbit/s以下的路由器沒(méi)有參照標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)準(zhǔn)系列，應(yīng)當(dāng)有中檔路由器規(guī)范。但是由于中檔路由器沒(méi)有非凡性，可以參照低端路由器或高端路由器，所以不再單獨(dú)另立標(biāo)準(zhǔn)。

三、標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)

路由器標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)RFC文檔。由于路由器技術(shù)復(fù)雜，相關(guān)RFC文檔較多，大約上百個(gè)。

除此之外還有大量路由協(xié)議、網(wǎng)管協(xié)議以及接口標(biāo)準(zhǔn)等文檔也是非常重要，這里就不再一一羅列。與路由器相關(guān)最緊密的RFC文檔是RFC1812，即IPv4路由器技術(shù)要求，路由器設(shè)備技術(shù)規(guī)范只要參照RFC1812，同時(shí)參照公用電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)即可加以增刪。

雖然路由器標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)RFC文檔，但決不是簡(jiǎn)單翻譯，在性能指標(biāo)方面主要依據(jù)對(duì)路由器測(cè)試的結(jié)果。由于路由器牽涉大量的技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法包含所有相關(guān)協(xié)議的內(nèi)容，所有協(xié)議的具體內(nèi)容參見(jiàn)相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)或RFC文檔。但是簡(jiǎn)單地翻譯或羅列相關(guān)RFC文檔號(hào)和協(xié)議名稱是不恰當(dāng)?shù)摹＿@是因?yàn)椋?

（1）在協(xié)議的要求中有一些比較重要，有一些是任選的；

（2）某些要求在路由器的應(yīng)用中非常要害，對(duì)于其他應(yīng)用或設(shè)備或缺無(wú)關(guān)緊要；

（3）某些廠商會(huì)因特定原因選擇不同的特性。另外，在標(biāo)準(zhǔn)制定中，指定路由器必須實(shí)現(xiàn)的協(xié)議不會(huì)重復(fù)應(yīng)用協(xié)議的內(nèi)容，只規(guī)定協(xié)議中必須實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容、可選的內(nèi)容、不需實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容來(lái)對(duì)同類協(xié)議作選擇。

路由器標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及當(dāng)前版本的協(xié)議及RFC文檔，隨著這些技術(shù)領(lǐng)域的更新以及相關(guān)協(xié)議或RFC文檔版本的更新，路由器標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)作相應(yīng)更新或補(bǔ)充。

四、標(biāo)準(zhǔn)范圍

路由器可以支持多種協(xié)議（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協(xié)議），即使TCP/IP協(xié)議也有版本4和版本6之分。但是由于當(dāng)前TCP/IP已成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，IPv4在網(wǎng)絡(luò)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，所以路由器標(biāo)準(zhǔn)著重規(guī)范支持IPv4的設(shè)備。由于IPv6有其固有的優(yōu)越性，有可能在將來(lái)廣泛應(yīng)用，所以標(biāo)準(zhǔn)中建議路由器支持IPv6，但不作規(guī)范。

路由器除標(biāo)準(zhǔn)中所描述的路由器外還有內(nèi)嵌路由器和透明路由器。內(nèi)嵌路由器指除提供路由功能外還提供操作系統(tǒng)功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于其固有的缺陷，在標(biāo)準(zhǔn)中建議不使用。透明路由器又稱共享地址路由器，在標(biāo)準(zhǔn)中雖不作規(guī)范，但不排斥使用。

路由器標(biāo)準(zhǔn)是工作在復(fù)雜多樣的互聯(lián)網(wǎng)中的路由器必須遵守的規(guī)范。盡管當(dāng)前路由器不能完全符合標(biāo)準(zhǔn)，但是逐步符合路由器標(biāo)準(zhǔn)是努力的方向。由于互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性以及現(xiàn)實(shí)情況的多樣性，目前的路由器標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)作為建議標(biāo)準(zhǔn)。

五、路由器標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

低端路由器標(biāo)準(zhǔn)與高端路由器標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容有一定差異，差別主要體現(xiàn)在路由器接口類型、性能要求、可靠性要求等方面。一般來(lái)說(shuō)高端路由器對(duì)性能要求高，接口速率要求高，可靠性要求高，它主要用作高速轉(zhuǎn)發(fā)；低端路由器要求功能較多，除企業(yè)網(wǎng)應(yīng)用外，公網(wǎng)中一般用它來(lái)作接入。上述兩類路由器在基本功能方面差異不大。所以下文以低端路由器為例介紹路由器標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容。

第一部分指明標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的范圍，規(guī)定了路由器的技術(shù)要求，包括功能、指標(biāo)、通信接口、通信協(xié)議、環(huán)境要求等。

第二部分羅列出路由器標(biāo)準(zhǔn)所引用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。如上文所述，有近百個(gè)文檔。

第三部分列舉在標(biāo)準(zhǔn)中使用的所有定義、術(shù)語(yǔ)和縮寫(xiě)，主要定義路由器以及低端路由器。

第四部分指出路由器的功能劃分以及實(shí)現(xiàn)方法，他們分別如下。

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