一、概述

我們知道，IP網絡是由一個個子網，即局域網（LAN）所構成，而形成了一個龐大的互聯網（Internet）。當IP子網中的一臺主機發送IP分組給同一IP子網的另一臺主機時，它是依據主機的MAC地址，將直接把IP分組送到網絡上，對方就能收到。而要送給不同IP子網上的一臺主機時，就需要一種網絡設備來實現，這種設備稱之為路由器（router），即主機要選擇一個能到達目的子網上的路由器，把IP分組送給該路由器。由路由器基于該主機的IP地址負責把IP分組送到目的地。下表1匯總了GB/T 2900.96《電工術語 計算機網絡技術》等國家標準及相關通信行業標準對路由器的定義，雖然它們表述不盡相同，但有助于我們對路由器的理解。

表 1：不同標準中對路由器的定義

欲更多了解路由器與交換機異同的請進入。

路由器轉發IP分組時，只根據IP分組目的地IP地址的網絡號部分，選擇合適的端口，把IP分組送出去。同主機一樣，路由器也要判定端口所接的是否是目的子網，如果是，就直接把分組通過端口送到網絡上，否則，也要選擇下一個路由器來傳送分組。這樣一級級地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網絡丟棄了。

目前TCP/IP網絡，全部是通過路由器互連起來的，Internet.就是基于上萬個IP子網通過路由器互連起來的國際性網絡，這種網絡稱為以路由器為基礎的網絡，形成了以路由器為節點的“網間網”。如下圖1所示。在“網間網”中，路由器不僅負責對IP分組的轉發，還要負責與別的路由器進行聯絡，共同確定“網間網”的路由選擇和維護路由表。

圖 1：以路由器為節點的“網間網”

二、路由器的基本工作原理

1、選徑與轉發

路由器的工作通常包括兩項基本內容：選徑和轉發。

選徑（Routing）即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實現。由于涉及不同的路由選擇協議和路由選擇算法，要相對復雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇算法必須啟動并維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據路由表可將目的網絡與下一站（next-hop）的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網絡的拓撲變化，并由路由器根據量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協議（routing protocol），例如路由信息協議（RIP）、開放式最短路徑優先協議（OSPF）和邊界網關協議（BGP）等。

欲更多了解“選徑”概念的請進入。

轉發（forwarding）即沿選徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發送到下一個站點（路由器或主機），如果路由器不知道如何發送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據路由表的相應表項將分組發送到下一個站點，如果目的網絡直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的端口上。這就是路由轉發協議（routed protocol）。

路由轉發協議和路由選擇協議是相互配合又相互獨立的概念，前者使用后者維護的路由表，同時后者要利用前者提供的功能來發布路由協議數據分組。下面提到的路由協議，除非特別說明，都是指路由選擇協議，這也是普遍的習慣。

2、靜態路由和動態路由

典型的路由選擇方式有兩種：靜態路由和動態路由。下表2-2給出了靜態路由和動態路由的含義、特點及適用范圍。靜態路由和動態路由有各自的特點和適用范圍。靜態路由優先級最高。當動態路由與靜態路由發生沖突時，以靜態路由為準；因此在網絡中動態路由通常作為靜態路由的補充。當一個分組在路由器中進行尋徑時，路由器首先查找靜態路由，如果查到，則根據相應的靜態路由轉發分組；否則再查找動態路由。

表 2-2：靜態路由和動態路由的含義、特點及適用范圍

根據是否在一個自治域內部使用，動態路由協議分為內部網關協議（IGP，Interior Gateway Protocol）和外部網關協議（EGP，Exterior Gateway Protocol）。這里的自治域是指一個具有統一管理機構、統一路由策略的網絡。自治域內部采用的路由選擇協議稱為內部網關協議，常用的有RIP、OSPF；外部網關協議主要用于多個自治域之間的路由選擇，常用的是BGP和BGP-4。

三、路由協議簡介

1、RIP路由協議

路由信息協議（RIP，Routing Information Protocol）最初是為Xerox網絡系統的Xerox pare通用協議而設計的，是Internet中常用的路由協議。RIP采用距離向量算法，即路由器根據距離選擇路由，所以也稱為距離向量協議。路由器收集所有可到達目的地的不同路徑，并且保存有關到達每個目的地的最少站點數的路徑信息，除到達目的地的最佳路徑外，任何其他信息均予以丟棄。同時路由器也把所收集的路由信息用RIP協議通知相鄰的其他路由器。這樣，正確的路由信息逐漸擴散到了全網。RIP使用非常廣泛，它簡單、可靠，便于配置。但是RIP只適用于小型的同構網絡，因為它允許的最大站點數為15，任何超過15個站點的目的地均被標記為不可達。而且RIP每隔30s一次的路由信息廣播也是造成網絡的廣播風暴的重要原因之一。

2、OSPF路由協議

20世紀80年代中期，RIP已不能適應大規模異構網絡的互連，開放式最短路徑優先協議（OSPF，Open shortest path first protocol）隨之產生。它是Internet工程任務組織（IETF）的內部網關協議工作組為IP網絡而開發的一種路由協議。OSPF是一種基于鏈路狀態的路由協議，需要每個路由器向其同一管理域的所有其他路由器發送鏈路狀態廣播信息。在OSPF的鏈路狀態廣播中包括所有接口信息、所有的量度和其他一些變量。利用OSPF的路由器首先必須收集有關的鏈路狀態信息，并根據一定的算法計算出到每個節點的最短路徑。而基于距離向量的路由協議僅向其鄰接路由器發送有關路由更新信息。

與RIP不同，OSPF將一個自治域再劃分為區，相應地即有兩種類型的路由選擇方式：當源和目的地在同一區時，采用區內路由選擇；當源和目的地在不同區時，則采用區間路由選擇。這就大大減少了網絡開銷，并增加了網絡的穩定性。當一個區內的路由器出了故障時并不影響自治域內其他區路由器的正常工作，這也給網絡的管理、維護帶來方便。

3、BGP和BGP-4路由協議

邊界網關協議（BGP，Border Gateway Protocol）是為TCP/IP互聯網設計的外部網關協議，用于多個自治域之間。它既不是基于純粹的鏈路狀態算法，也不是基于純粹的距離向量算法。它的主要功能是與其他自治域的BGP交換網絡可達信息。各個自治域可以運行不同的內部網關協議。BGP更新信息包括網絡號/自治域路徑的成對信息。自治域路徑包括到達某個特定網絡須經過的自治域串，這些更新信息通過TCP傳送出去，以保證傳輸的可靠性。為了滿足Internet日益擴大的需要，BGP還在不斷地發展。已有BGP-1、BGP-2、BGP-3到BGP-4的擴展，即BGP的不同發展版本。

四、路由器的技術要求

在IP網絡中，路由器基于IP地址，提供IP路由，轉發IP分組，通常工作于網絡層或IP層。在公用IP網絡中，根據路由器在網絡組網中的位置，有邊緣路由器和核心路由器之類分，下表4-1給出了它們的定義。在早期，邊緣路由器和核心路由器又分別被稱為低端路由器和高端路由器，通常要求兩者在提供雙向交換容量方面，邊緣路由器一般低于60Gbps；核心路由器應大于60Gbps。

表 4-1：邊緣路由器和核心路由器的定義

1、邊緣路由器

在我國，通信行業標準YD/T 1096《路由器設備技術要求 邊緣路由器》和YD/T 1452《IPv6網絡設備技術要求 邊緣路由器》，分別對支持IPv4和IPv6協議的邊緣路由器提出了技術要求，包括功能特性、通信接口、通信協議、性能指標、運行維護以及環境要求等。

欲詳細了解邊緣路由器技術要求的請進入：YD/T 1096-2009；YD/T 1452-2014

2、核心路由器

在我國，通信行業標準YD/T 1097-2023《路由器設備技術要求 核心路由器》和YD/T 1454-2014《IPv6網絡設備技術要求 核心路由器》分別對支持IPv4和IPv6協議的核心路由器做出了相應技術要求的規定，包括功能特性、通信規程、協議要求、路由協議、接口類型及特性、性能指標要求、定時和同步要求、可靠性和可用性要求、操作維護功能以及安全、環境等內容。

欲詳細了解核心路由器技術要求的請進入：YD/T 1097-2009；YD/T 1454-2014

溫馨提示：YD/T 1096和YD/T 1097都有了2023年版本，待新版標準出版發行后再做介紹。

承然，核心路由器在IP骨干網中承擔大量的數據傳輸能力。然而，隨著互聯網技術和IP業務的不斷發展，核心路由器的單機容量已達極限，還有，超級節點的產生使得網絡的復雜性、可靠性、自愈性、擴展性、生長性、綠色性及運維管理性等帶來了困惑。由此，對于核心路由器有了一種新的結構，稱之為集群路由器，又稱路由器矩陣或多機框互聯路由器。在YD/T 2928《路由器設備技術要求 集群路由器》中對集群路由器的定義及構成特點有詳細的描述，詳見下表4-2。下圖4-2是集群路由器的“交換框+用戶框”的構成形態示意圖。用戶框可作為一個獨立系統運行，獨立運行的用戶框即單機系統，多個用戶框通過交換框形成一個邏輯系統，對外體現為單臺路由器設備，邏輯系統的用戶框、交換框及級聯部件統稱為集群系統。

表 4-2：集群路由器的定義與特點

圖 4-2：“交換框+用戶框”構成的集群路由器

欲詳細了解YD/T 2928-2015對集群路由器規定的技術要求的請進入。

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五、路由器的安全技術要求

我國國家標準GB/T 18018《信息安全技術 路由器安全技術要求》分等級規定了路由器的安全功能要求和安全保障要求。器等級的劃分依據的是GB 17859《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》。

欲詳細了解路由器安全技術要求及等級劃分的請進入：GB/T 18018-2019；GB 17859-1999

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