低端路由器設(shè)備技術(shù)規(guī)范簡(jiǎn)介-技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)型論壇 - 通信世界
一、立項(xiàng)背景
鑒于互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，路由器在數(shù)據(jù)通信中起到越來(lái)越重要的作用。同時(shí)路由器作為全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，需要先進(jìn)的路由算法、高可靠性、先進(jìn)的可維護(hù)可管理特性、高性能轉(zhuǎn)發(fā)能力、強(qiáng)大的互聯(lián)互操作能力。隨著路由器在電信行業(yè)中的廣泛使用，對(duì)路由器提出了新的要求：電信級(jí)的高可靠和高性能。所以，對(duì)路由器設(shè)備作技術(shù)規(guī)范勢(shì)在必行。
由于路由器種類繁多，用途各異，可以有多種分類方法。按其性能分為高端路由器和低端路由器。當(dāng)前高端路由器通常指背板能力超出40G、支持高速（155M以上）接口的路由器。在上述能力以下的路由器為低端路由器。低端路由器一般位于公網(wǎng)邊緣，用作接入邊緣網(wǎng)。本規(guī)范為《低端路由器設(shè)備技術(shù)規(guī)范》。
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)，IPv6因其固有的優(yōu)越性，有可能將來(lái)被廣泛應(yīng)用,所以本規(guī)范著重針對(duì)IPv4，建議路由器支持IPv6，但不作規(guī)范。
二、編制說(shuō)明
除本規(guī)范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，規(guī)范建議不使用。透明路由器又稱共享地址路由器，在規(guī)范中雖沒(méi)作規(guī)定，但不排斥使用。
規(guī)范制定的主要依據(jù)是RFC文檔。由于路由器牽涉大量的技術(shù)，規(guī)范無(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KFC文檔。但是簡(jiǎn)單地羅列相關(guān)RFC文檔號(hào)和協(xié)議名稱是不恰當(dāng)?shù)?。這是因?yàn)椋?br> （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)用中非常關(guān)鍵，對(duì)于其他應(yīng)用或設(shè)備卻無(wú)關(guān)緊要。
（3）某些廠商會(huì)因特定原因選擇不同的特性。
本規(guī)范在指定路由器必須實(shí)現(xiàn)的協(xié)議時(shí)不重復(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，對(duì)同類協(xié)議作選擇。
本規(guī)范是工作在復(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規(guī)范，但必須努力達(dá)到要求。由于互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性以及現(xiàn)實(shí)情況的多樣性，本規(guī)范作為建議標(biāo)準(zhǔn)推行。
本規(guī)范制定的主要依據(jù)是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和當(dāng)前版本的協(xié)議及RFC文檔，隨著這些領(lǐng)域技術(shù)的更新以及相關(guān)協(xié)議或RFC文檔版本的更新，規(guī)范應(yīng)作相應(yīng)更新或補(bǔ)充。
三、應(yīng)用范圍
本規(guī)范適用于低端路由器設(shè)備研制開(kāi)發(fā)和技術(shù)引進(jìn)。
本規(guī)范規(guī)定了低端路由器的技術(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。低端路由器一般位于公網(wǎng)邊緣用作接入邊緣網(wǎng)。
本規(guī)范著重規(guī)范支持IPv4的路由器，不包括支持IPv6的路由器。對(duì)支持NetWare的路由器與支持AppleTalk的路由器只作簡(jiǎn)單規(guī)定。這里所說(shuō)的路由器均特指低端路由器。
四、主要內(nèi)容
1.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)互聯(lián)。雖然路由器可以支持多種協(xié)議（例如TCP／IP、IPX／SPX、AppleTalk等），但是在我國(guó)絕大多數(shù)路由器運(yùn)行TCP／IP協(xié)議。
路由器是連接IP網(wǎng)的核心設(shè)備。路由器通常連接2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。
通常路由器通過(guò)動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表反映當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。路由器通過(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。
低端路由器通常位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，用作接入邊緣網(wǎng)的路由器。除非特別指出，低端路由器應(yīng)符合上文對(duì)路由器的要求。
2．路由器功能
路由器通常實(shí)現(xiàn)下列基本功能：
（1）實(shí)現(xiàn)IP、TCP、UDP、ICMP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。
（2）連接到2個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包交換的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)每個(gè)連接到的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)所要求的功能。這些功能包括：
①IP數(shù)據(jù)包封裝到鏈路層幀或從鏈路層幀中取出IP數(shù)據(jù)包。
②按照該網(wǎng)絡(luò)所支持的最大數(shù)據(jù)包大小發(fā)送或接收IP數(shù)據(jù)包。該大小是網(wǎng)絡(luò)最大傳輸單元（MTU）。
③將IP地址與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的鏈路層地址相互轉(zhuǎn)換。例如將IP地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)硬件地址。
④實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)支持的流量控制和差錯(cuò)指示。
（3）接收及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，在收發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)管理、擁塞控制以及公平性處理。
①出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)辨認(rèn)差錯(cuò)并產(chǎn)生ICMP差錯(cuò)及必要的差錯(cuò)消息。
②丟棄生存時(shí)間（TTL）域?yàn)?的數(shù)據(jù)包。
③必要時(shí)將數(shù)據(jù)包分段。
（4）按照路由表信息，為每個(gè)IP數(shù)據(jù)包選擇下一跳目的地。
（5）支持至少1種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）與其他同一自治域中路由器交換路由信息及可達(dá)性信息。支持外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP：exterior gateway protocol）與其他自治域交換拓?fù)湫畔ⅰ?br> （6）提供網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)支持機(jī)制，包括存儲(chǔ)／上載配置、診斷、升級(jí)、狀態(tài)報(bào)告、異常情況報(bào)告及控制等。
3．路由器接口／協(xié)議
（1）物理接口
路由器常見(jiàn)的接口有：通用串行接口（通過(guò)電纜轉(zhuǎn)換成RS232DTE／DCE接口、V35DTE／DCE接口、X.21DTE／DCE接口、RS449DTE／DCE接口和EIA530DTE接口等）、10M以太網(wǎng)接口、快速以太網(wǎng)接口、10／100自適應(yīng)以太網(wǎng)接口、千兆以太網(wǎng)接口、ATM接口（2M、25M、155M、633M等）、POS接口（155M、622M等）、TokenRing接口、FDDI接口、E1／TI接口、E3／T3接口、ISDN接口等。
（2）鏈路層
①鏈路層接口／協(xié)議
●對(duì)每個(gè)收到的數(shù)據(jù)包，鏈路層必須將下列信息傳輸?shù)缴蠈?br> －－IP包；
－－鏈路層數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度；
－－收到該數(shù)據(jù)包的物理接口標(biāo)識(shí)；
－－數(shù)據(jù)包目的地物理地址的分類：普通包、廣播包或組播包；
－－源物理地址。
●對(duì)每個(gè)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，Internet層必須提供下列信息
－－IP包；
－－IP包長(zhǎng)度；
－－目的地物理地址；
－－下一跳IP地址；
－－鏈路層優(yōu)先級(jí)值。
②鏈路層包括的附加要求
●地址解析協(xié)議（ARP）：實(shí)現(xiàn)ARP的路由器必須符合RFC1122中ARP部分。對(duì)代理ARP，Gratuitous ARP的實(shí)現(xiàn)可選。
●Ethernet與IEEE802.3共存：具有10M以太網(wǎng)的路由器應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)RFC1122中對(duì)以太網(wǎng)的要求。
●最大傳輸單元（MTU）：每個(gè)邏輯端口的MTU必須在該鏈路層合法的MTU范圍內(nèi)可配置。
●點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）：對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)必須符合RFC1661，RFC1332，RFC1334和RFC1994。
●接口測(cè)試：路由器必須提供一種機(jī)制允許路由軟件決定某物理接口是否可用。
（3）Internet層協(xié)議
IP協(xié)議：路由器必須實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議，并符合RFC791。路由器必須實(shí)現(xiàn)與IP相關(guān)的子網(wǎng)（符合RFC950），IP廣播（符合RFC922）和無(wú)類域間路由選擇（符合RFC1519）。
ICMP協(xié)議：ICMP是輔助協(xié)議，它為IP提供路由、診斷和差錯(cuò)處理功能。ICMP在標(biāo)準(zhǔn)STD5，RFC792中描述。路由器必須支持ICMP。
（4）傳輸層協(xié)議
路由器通常應(yīng)該支持傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）。
①用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議
用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議在RFC768中規(guī)定。
路由器實(shí)現(xiàn)的UDP必須符合，且無(wú)條件符合RFC1122的要求。
本規(guī)范不規(guī)定不同協(xié)議層間的接口。
與RFC1122相反，路由器應(yīng)該產(chǎn)生UDP校驗(yàn)和。
②傳輸控制協(xié)議——TCP
傳輸控制協(xié)議在標(biāo)準(zhǔn)RFC793中規(guī)定。
除下面所述之外，路由器實(shí)現(xiàn)的TCP必須符合，且無(wú)條件符合 RFC1122的要求。
（5）應(yīng)用層協(xié)議——路由協(xié)議
互聯(lián)網(wǎng)路由系統(tǒng)包含兩部分：內(nèi)部路由與外部路由。自治域（AS）允許描述一組路由器從內(nèi)部路由到外部路由的轉(zhuǎn)變。IP數(shù)據(jù)包通常要穿過(guò)兩個(gè)或多個(gè)AS的路由器才能到達(dá)目的地，AS系統(tǒng)必須相互提供拓?fù)湫畔⒉拍茉试S這種轉(zhuǎn)發(fā)。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議用作在AS內(nèi)部分發(fā)路由（AS內(nèi)部路由）信息。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議用作在AS間交換路由（AS間路由）信息。
①內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）：用作在特定AS內(nèi)部路由器間分發(fā)路由信息。對(duì)特定IGP算法的實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立，但必須實(shí)現(xiàn)下列功能：
●應(yīng)能迅速反映AS內(nèi)部拓?fù)涞母淖儯?br> ●提供一種機(jī)制使電路振蕩時(shí)不引起連續(xù)的路由更新；
●提供快速收斂成無(wú)環(huán)回（loop－free）路由；
●使用最少的帶寬；
●提供等效路由以便負(fù)荷分擔(dān)；
●提供一種認(rèn)證的路由更新方法。
路由器除實(shí)現(xiàn)靜態(tài)路由外，必須實(shí)現(xiàn)OSPFv2，IS-IS，RIPv2。
②外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：自治系統(tǒng)間使用，為特定自治系統(tǒng)內(nèi)一組網(wǎng)絡(luò)與相鄰自治系統(tǒng)交換可達(dá)性信息。路由器必須實(shí)現(xiàn)BGP4。
③靜態(tài)路由：靜態(tài)路由提供一種途徑來(lái)顯示定義到一個(gè)特定目的地的下一跳路由器。路由器應(yīng)提供一種途徑來(lái)定義到特定目的地的靜態(tài)路由，其中目的地由網(wǎng)絡(luò)前綴定義。該機(jī)制應(yīng)允許對(duì)每一條靜態(tài)路由指定度量（metric）。
4．性能指標(biāo)
（1）路由器的丟包率（packet loss rate）
丟包率是指測(cè)試中所丟失數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率。通常在吞吐量范圍內(nèi)測(cè)試。丟包率與數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度以及包發(fā)送頻率相關(guān)。在一些環(huán)境下可以加上路由抖動(dòng)，大量路由后測(cè)試。
IP包在路由器輕載條件下（吞吐量的10％），丟包率小于0.1％（暫定）。
IP包在路由器重載條件下（吞吐量的80％），丟包率小于0.3％（暫定）。
（2）路由器吞吐量（throughput）
吞吐量是路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。它與路由器端口數(shù)量、端口速率、數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)包類型、路由計(jì)算模式（分布或集中）、測(cè)試方法等有關(guān)。一般泛指處理器處理數(shù)據(jù)包的能力。本規(guī)范對(duì)吞吐量未作具體規(guī)定。只列為重要的性能指標(biāo)。
（3）路由器的時(shí)延（latency）
路由器時(shí)延指需轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包最后1比特進(jìn)入路由器端口到該數(shù)據(jù)包第1比特出現(xiàn)在端口鏈路上的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式工作的路由器的處理時(shí)間。對(duì)于cut through方式工作的設(shè)備可能會(huì)得到負(fù)的時(shí)延（該種設(shè)備在收到部分?jǐn)?shù)據(jù)包后即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)）。
通常所測(cè)試的時(shí)延是指測(cè)試儀表發(fā)出數(shù)據(jù)包到經(jīng)過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)后收到該數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔。上述時(shí)延與測(cè)試數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度、鏈路速率及吞吐量都相關(guān)。
時(shí)延對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響較大。特此暫作如下規(guī)定：
64 Byte IP包時(shí)延小于1ms。
512 Byte IP包時(shí)延小于15ms。
1518 Byte IP包時(shí)延小于350ms。
（4）路由器認(rèn)證技術(shù)指標(biāo)
路由器支持PPP等協(xié)議時(shí)應(yīng)當(dāng)支持連接認(rèn)證技術(shù)，即：應(yīng)支持PAP/CHAP認(rèn)證。PAP/CHAP認(rèn)證符合RFC1994規(guī)范。
認(rèn)證的平均響應(yīng)時(shí)間小于3s。
（5）路由表容量
路由表容量指路由器運(yùn)行中可以容納的路由數(shù)量。
本規(guī)范對(duì)路由表容量未作具體規(guī)定。只列為重要的性能指標(biāo)。
（6）背靠背幀數(shù)（back-to-back frame）
路由器能夠處理的最大背靠背幀數(shù)。
背靠背幀是指一組固定長(zhǎng)度的幀，幀間間隔是媒體所允許的最小幀間隔。
本規(guī)范對(duì)背靠背幀數(shù)未作具體規(guī)定。只列為重要的性能指標(biāo)。
（7）計(jì)費(fèi)
路由器應(yīng)當(dāng)能通過(guò)例如Radius協(xié)議提供計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。
（8）同步
低端路由器采用主從同步方式。
低端路由器內(nèi)部時(shí)鐘應(yīng)采用4級(jí)時(shí)鐘設(shè)備。
低端路由器內(nèi)部時(shí)鐘主要性能要求如下：
①時(shí)鐘單元可采用一般晶體時(shí)鐘。
②自由運(yùn)行頻率準(zhǔn)確度：±50×10（負(fù)6次方）。
③牽引范圍：±50×10（負(fù)6次方）。
（9）可靠性指標(biāo)
①系統(tǒng)無(wú)故障連續(xù)工作時(shí)間（MTBF）：大于8760h。
②系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間：小于0.5h。
③關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)有備份。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文簡(jiǎn)單介紹了《低端路由器設(shè)備技術(shù)規(guī)范》的立項(xiàng)背景、編制說(shuō)明以及主要內(nèi)容。隨著數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，路由器將起到越來(lái)越重要的作用。路由器標(biāo)準(zhǔn)化將是必然趨勢(shì)。希望本文能對(duì)讀者加深了解《低端路由器設(shè)備技術(shù)規(guī)范》有所幫
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