路由追蹤/路由器標準簡介

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  由於當前社會資訊化的不斷推進,人們對資料通信的需求日益增加。自TCP/IP協議簇於七十年代中期推出以來,現已發展成為網路層通信協定的事實標準,基於TCP/IP的互聯網路也成為了最大、最重要的網路。路由器作為IP網路的核心設備已經得到空前廣泛的應用。

  

  路由器作為IP網的核心設備,其技術已成為當前資訊產業的關鍵技術,其設備本身在資料通信中起到越來越重要的作用。同時由於路由器設備功能強大,且技術複雜,各廠家對路由器的實現有太多的選擇性。路由器作為公眾網路的核心設備,必須通過設備規範來提出最低要求。所以對路由器設備作出規範有其重要性和必要性。關於路由器設備已發佈的標準如下所示:YD/T1156-2001《路由器測試規範-高端路由器》;YD/T1098-2001《路由器測試規範-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——網路層的資料包轉發設備。路由器通過轉發資料包來實現網路互連。雖然路由器可以支援多種協定(如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協定),但是在我國絕大多數路由器運行TCP/IP協定。路由器通常連接兩個或多個由IP子網或點到點協定標識的邏輯埠,至少擁有1個物理埠。路由器根據收到資料包中的網路層位址以及路由器內部維護的路由表決定輸出埠以及下一跳位址,並且重寫鏈路層資料包頭實現轉發資料包。路由器通過動態維護路由表來反映當前的網路拓撲,並通過與網路上其他路由器交換路由和鏈路資訊來維護路由表。

  

  二、路由器分類

  

  當前路由器分類方法各異,各種分類方法有一定的關聯,但是並不完全一致。

  

  從結構上分,路由器可分為模組化結構與非模組化結構,通常中高端路由器為模組化結構,低端路由器為非模組化結構。從網路位置劃分,路由器可分為核心路由器與接入路由器。核心路由器位於網路中心,通常使用高端路由器,要求快速的包交換能力與高速的網路介面,通常是模組化結構;接入路由器位於網路邊緣,通常使用中低端路由器,要求相對低速的埠以及較強的接入控制能力。從功能上劃分,路由器可分為通用路由器與專用路由器。一般所說的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實現某種特定功能對路由器介面、硬體等作專門優化,例如接入路由器用作接入撥號用戶,增強PSTN介面以及信令能力;VPN路由器增強隧道處理能力以及硬體加密;寬頻接入路由器強調寬頻介面數量及種類。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,能以媒體速率轉發資料包;中低端路由器是非線速路由器,但是一些新的寬頻接入路由器也有線速轉發能力。

  

  在標準的制定中,路由器從能力上區分可分為:高端路由器和低端路由器等類別,背板交換能力大於20Gbit/s,包交換能力大於20Mbit/s的路由器稱為高端路由器;包交換能力小於1Mbit/s的路由器稱為低端路由器。以市場佔有率最大的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以下的路由器沒有參照標準。按照標準系列,應當有中檔路由器規範。但是由於中檔路由器沒有特殊性,可以參照低端路由器或高端路由器,所以不再單獨另立標準。

  

  三、標準制定依據

  

  路由器標準主要依據RFC文檔。由於路由器技術複雜,相關RFC文檔較多,大約上百個。

  

  除此之外還有大量路由協定、網管協定以及介面標準等文檔也是非常重要,這裏就不再一一羅列。與路由器相關最緊密的RFC文檔是RFC1812,即IPv4路由器技術要求,路由器設備技術規範只要參照RFC1812,同時參照公用電信網路設備標準即可加以增刪。

  

  雖然路由器標準主要依據RFC文檔,但決不是簡單翻譯,在性能指標方面主要依據對路由器測試的結果。由於路由器牽涉大量的技術,標準無法包含所有相關協定的內容,所有協定的具體內容參見相關協定標準或RFC文檔。但是簡單地翻譯或羅列相關RFC文檔號和協定名稱是不恰當的。這是因為:

  

  (1)在協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用中非常關鍵,對於其他應用或設備或缺無關緊要;

  

  (3)某些廠商會因特定原因選擇不同的特性。另外,在標準制定中,指定路由器必須實現的協定不會重複應用協定的內容,只規定協定中必須實現的內容、可選的內容、不需實現的內容來對同類協定作選擇。

  

  路由器標準主要依據當前互聯網技術以及當前版本的協議及RFC文檔,隨著這些技術領域的更新以及相關協議或RFC文檔版本的更新,路由器標準應作相應更新或補充。

  

  四、標準範圍

  

  路由器可以支援多種協定(如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協定),即使TCP/IP協定也有版本4和版本6之分。但是由於當前TCP/IP已成為事實標準,IPv4在網路中占絕對優勢,所以路由器標準著重規範支援IPv4的設備。由於IPv6有其固有的優越性,有可能在將來廣泛應用,所以標準中建議路由器支持IPv6,但不作規範。

  

  路由器除標準中所描述的路由器外還有內嵌路由器和透明路由器。內嵌路由器指除提供路由功能外還提供作業系統功能的電腦系統。由於其固有的缺陷,在標準中建議不使用。透明路由器又稱共用地址路由器,在標準中雖不作規範,但不排斥使用。

  

  路由器標準是工作在複雜多樣的互聯網中的路由器必須遵守的規範。儘管當前路由器不能完全符合標準,但是逐步符合路由器標準是努力的方向。由於互聯網的複雜性以及現實情況的多樣性,目前的路由器標準應作為建議標準。

  

  五、路由器標準的主要內容

  

  低端路由器標準與高端路由器標準內容有一定差異,差別主要體現在路由器介面類型、性能要求、可靠性要求等方面。一般來說高端路由器對性能要求高,介面速率要求高,可靠性要求高,它主要用作高速轉發;低端路由器要求功能較多,除企業網應用外,公網中一般用它來作接入。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準的主要內容。

  

  第一部分指明標準應用的範圍,規定了路由器的技術要求,包括功能、指標、通信介面、通信協定、環境要求等。

  

  第二部分羅列出路由器標準所引用的標準與規範。如上文所述,有近百個文檔。

  

  第三部分列舉在標準中使用的所有定義、術語和縮寫,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現方法,他們分別如下。

  

  (1)介面功能:用作將路由器連接到網路。可以分為局域網介面及廣域網介面兩種。局域網介面主要包括乙太網、權杖環、權杖匯流排、FDDI等網路介面。廣域網主要包括E1/T1、E3/T3、DS3、通用串列口(可轉換成X.21DTE/DCE、V.35DTE/DCE、RS232DTE/DCE、RS449DTE/DCE、EIA530DTE)等網路介面。

  

  (2)通信協議功能:該功能負責處理通信協議,可以包括TCP/IP 、PPP、X.25、幀中繼等協議。

  

  (3)資料包轉發功能:該功能主要負責按照路由表內容在各埠(包括邏輯埠)間轉發資料包並且改寫鏈路層資料包頭資訊。

  

  (4)路由資訊維護功能:該功能負責運行路由協議並維護路由表。路由協議可包括RIP、OSPF、BGP等協議。

  

  (5)管理控制功能:路由器管理控制功能包括五個功能,他們是SNMP代理功能、Telnet伺服器功能、本地管理、遠端監控和RMON功能。通過五種不同的途徑對路由器進行控制管理,並且允許紀錄日誌。

  

  (6)安全功能:該功能用於完成資料包過濾、位址轉換、訪問控制、資料加密、防火牆以及位址分配等。還有在第四部分中指出的路由器必須實現的基本功能。

  

  第五部分規定路由器介面物理層規範,其中包含E1介面、ISDN介面、乙太網介面、串列同步口、FDDI介面以及其他介面。上述介面規範都引用現成標準,沒有詳細描述。

  

  第六部分主要通過引用其他標準規範的方式規定路由器介面的鏈路層規範,包括串列線路鏈路層協定、幀中繼埠鏈路層協議、X.25鏈路層協定、ISDN鏈路層協定等內容。除此之外還包含路由器對鏈路層的附加要求:位址解析協議-ARP、關於Ethernet與802.3共存、最大傳輸單元-MTU、點到點協定-PPP以及介面測試等內容。

  

  第七部分規定路由器Internet層協定,其中包括IP協定、ICMP協定和IGMP協定。路由器對上述協議的實現並不是簡單引用或翻譯,而是針對路由器設備對上述3個協定各選項所作的特殊規定,是路由器標準中重要內容之一。

  

  第八部分對路由器的基本功能和轉發做了規定。其中包轉發過程具體規定符合互聯網層協議(STD5 RFC791、STD5 RFC950、STD5 RFC792、RFC1016)。該部分內容主要參照RFC1812,綜合上述幾個RFC文檔對路由器轉發做了要求,這是路由器標準中重要內容之一。

  

  第九部分規定傳輸層協定,包括TCP協定與UDP協定。路由器工作在IP層,本來沒有必要實現傳輸層協議,但是由於運行維護需要(Telnet)以及路由協定需要,路由器通常實現上述傳輸層協議。TCP和UDP協議描述主要簡單應用,只對其中少量選項作定義。

  

  第十部分通過引用其他協定的方式規定路由器中運行的最複雜的協議:路由協議。其中包含兩部分,內部路由與外部路由。內部閘道協定用作在AS內部分發路由資訊(即AS內部路由)。外部閘道協定用作在AS間交換路由資訊(即AS間路由)。

  

  第十一部分指出路由器網管方面規定。要求路由器必須支持RFC1902至RFC1906中規定的SNMP v2以及相應的標準MIB。

  

  第十二部分規定其他應用協定。對路由器實現的所有其他應用層協議,路由器必須符合STD3、RFC1123中相關要求。

  

  第十三部分指出路由器運行維護方面的規定。主要制定路由器運行和維護的內容、路由器初始化、運行和維護具體規定、路由器安全性考慮等內容。

  

  第十四部分規定路由器主要技術指標。主要包含路由器的丟包率、路由器吞吐量、路由器的時延、路由器認證技術指標、路由表容量、背靠背幀數以及其計費、同步、可靠性指標等內容。最後規定了支援AppleTalk與Novell協議路由器,還規定了路由器環境要求以及電源和接地要求。

  

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