路由器性能指标详解（转载）

2024-04-18

路由器类型

　　该表项主要比较路由器是否是模块化结构。模块化结构的路由器一般可扩展性较好，可以支持多种端口类型，例如以太网接口、快速以太网接口、高速串行口等，各种类型端口的数量一般可选。价格通常比较昂贵。固定配置路由器可扩展性较差，只用于固定类型和数量的端口，一般价格比较便宜。

　　路由器配置

　　接口种类

　　列举路由器能支持的接口种类，体现路由器的通用性。常见的接口种类有：通用串行接口（通过电缆转换成RS232 DTE/DCE接口、V.35 DTE/DCE接口、X.21 DTE/DCE接口、RS449 DTE/DCE接口和EIA530 DTE接口等）、10M以太网接口、快速以太网接口、10/100自适应以太网接口、千兆以太网接口、ATM接口（2M、25M、155M、633M等）、POS接口（155M、622M等）、令牌环接口、FDDI接口、E1/T1接口、E3/T3接口、ISDN接口等。

　　用户可用槽数

　　该指标指模块化路由器中除CPU板、时钟板等必要系统板及/或系统板专用槽位外用户可以使用的插槽数。根据该指标以及用户板端口密度可以计算该路由器所支持的最大端口数。

　　CPU

　　无论在中低端路由器还是在高端路由器中，CPU都是路由器的心脏。通常在中低端路由器中，CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。在上述路由器中，CPU的能力直接影响路由器的吞吐量（路由表查找时间）和路由计算能力（影响网络路由收敛时间）。在高端路由器中，通常包转发和查表由ASIC芯片完成，CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由表。由于技术的发展，路由器中许多工作都可以由硬件实现（专用芯片）。CPU性能并不完全反映路由器性能。路由器性能由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现。

　　内存

　　路由器中可能由多种内存，例如Flash、DRAM等。内存用作存储配置、路由器操作系统、路由协议软件等内容。在中低端路由器中，路由表可能存储在内存中。通常来说路由器内存越大越好（不考虑价格）。但是与CPU能力类似，内存同样不直接反映路由器性能与能力。因为高效的算法与优秀的软件可能大大节约内存。

　　端口密度

　　该指标体现路由器制作的集成度。由于路由器体积不同，该指标应当折合成机架内每英寸端口数。但是出于直观和方便，通常可以使用路由器对每种端口支持的最大数量来替代。
　路由协议支持

　　路由信息协议(RIP)

　　RIP是基于距离向量的路由协议，通常利用跳数来作为计量标准。RIP是一种内部网关协议。由于RIP实现简单，是使用范围最广泛的路由协议。该协议收敛较慢，一般用于规模较小的网络。RIP协议在RFC 1058规定。

　　路由信息协议版本2 (RIPv2)

　　该协议是RIP的改进版本，允许携带更多的信息，并且与RIP保持兼容。在RIP基础上增加了地址掩码（支持CIDR）、下一跳地址、可选的认证信息等内容。该版本在RFC 1723中规范化。

　　开放的最短路径优先协议版本2 (OSPFv2)

　　该协议是一种基于链路状态的路由协议，由IETF内部网关协议工作组专为IP开发，作为RIP的后继内部网关协议。OSPF的作用在于最小代价路由、多相同路径计算和负载均衡。OSPF拥有开放性和使用SPF算法两大特性。

　　“中间系统－中间系统”协议(ISIS)

　　ISIS协议同样是基于链路状态的路由协议。该协议由ISO提出，起初用于OSI网络环境，后修改成可以在双重环境下运行。该协议与OSPF协议类似，可用于大规模IP网作为内部网关协议。

　　边缘网关协议(BGP4)

　　BGP协议是用于替代EGP的域间路由协议。BGP4是当前IP网上最流行的也是唯一可选的自治域间路由协议。该版本协议支持CIDR，并且可以使用路由聚合机制大大减小路由表。BGP4协议可以利用多种属性来灵活地控制路由策略。　

　　802.3、802.1Q的支持

　　802.3是IEEE针对以太网的标准。支持以太网接口的路由器必须符合802.3协议。802.1Q是IEEE对虚拟网的标准。符合802.1Q的路由器接口可以在同一物理接口上支持多个VLAN。

　　对IPv6的支持

　　未来的IP网可能是一个采用IPv6的网络。由于Web的出现导致互联网爆炸性的发展，IP网的用户迅速增加，IP地址空前紧张，于是提出IPv6。IPv6首先要解决的问题是扩大地址空间，同时还在IP层增加了认证和加密的安全措施，为实时业务的应用定义了流标签(Flow Label)。但是由于市场的巨大惯性以及无类别编址（CIDR）的有效应用大大推迟了IP地址耗尽的时间，IPv6至今尚未得到广泛应用。但是随着业务的增加，互联网的进一步发展，采用IPv6是不可避免的。

　　对IP以外协议的支持

　　除支持IP协议外，路由器设备还可以支持IPX、DECNet、AppleTalk等协议。这些协议在国外有一定应用，在我国应用较少，一般不用考虑。

　　源地址路由支持,透明桥接

　　地址路由指路由器为数据包选择路由时不根据IP包的目的地址（通常情况根据目的地址），而根据IP包的源地址选路。源地址路由是策略路由的一种。一般路由器应当支持。透明桥接是指路由器端口以透明网桥的方式工作，执行网桥的功能。不对数据包作路由检查转发，只作MAC帧桥接。

　　策略路由方式

　　路由器除将目的地址作为选路的依据以外，还可以根据TOS字段、源和目的端口号（高层应用协议）来为数据包选择路径。策略路由可以在一定程度上实现流量工程，使不同服务质量的流或者不同性质的数据（语音、FTP）走不同的路径。

　　PPP，MLPPP

　　PPP协议是互联网协议中一个重要协议：早期的网络是由路由器使用PPP协议点到点连接起来的，并且大多数用户采用PPP接入。所以凡是具有串口的路由器都应当支持PPP协议并作为首选。MLPPP是指将多个PPP链路捆绑使用。

　　PPPOE支持

　　PPP Over Ethernet是一种新型的协议用于解决对以太网接入用户的认证和计费问题。与此类似的是PPP Over ATM协议，使用该协议的路由器设备可以终结接入业务。当前PPPOE与PPPOA协议存在的问题是容量问题。大多数支持该协议的路由器只能处理数千个活动的会话。
互连网组管理协议(IGMP)

　　IGMP（Internet Group Management Protocol）是IP主机用作向相邻多目路由器报告多目组成员。多目路由器是支持组播的路由器，向本地网络发送IGMP查询。主机通过发送IGMP报告来应答查询。组播路由器负责将组播包转发到所有网络中组播成员。

　　距离矢量组播路由协议(DVMRP)

　　DVMRP是基于距离矢量的组播路由协议，基本上基于RIP开发。DVMRP利用IGMP与邻居交换路由数据包。协议无关组播协议(PIM)PIM是一种组播传输协议，能在现存IP网上传输组播数据。PIM是一种独立于路由协议的组播协议，可以工作在两种模式：密集模式和疏松模式。在PIM密集模式下，报文分组缺省向所有端口转发，直到发生裁减和切除。在密集模式下假设所有端口上的设备都是组播成员，可能使用组播包。疏松模式与密集模式相反，只向有请求的端口发送组播数据。

　　VPN支持

　　IP上的VPN已经在上文路由器技术中描述。可能使用的协议有L2TP、GRE、IP Over IP、IPSec等。并且应当关注支持VPN的能力。

　　加密方式

　　路由器可能在VPN实现中或其他条件下使用加密机制来保证安全。路由器使用CPU执行软件算法通常会影响转发效率。部分路由器在设计中采用硬件加密方式来提高转发效率。

　　MPLS

　　 MPLS技术已在上文路由器技术中描述。MPLS中除包括标记交换外还包括快速重路由、MPLS中VPN、流量工程等高级应用。由于MPLS标准尚未成熟，对MPLS互通也应当关注。

路由器性能

　　全双工线速转发能力

　　路由器最基本且最重要的功能是数据包转发。在同样端口速率下转发小包是对路由器包转发能力最大的考验。全双工线速转发能力是指以最小包长（以太网64字节、POS口40字节）和最小包间隔（符合协议规定）在路由器端口上双向传输同时不引起丢包。该指标是路由器性能重要指标。

　　设备吞吐量

　　指设备整机包转发能力，是设备性能的重要指标。路由器的工作在于根据IP包头或者MPLS标记选路，所以性能指标是转发包数量每秒。设备吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。

　　端口吞吐量

　　端口吞吐量是指端口包转发能力，通常使用pps：包每秒来衡量，它是路由器在某端口上的包转发能力。通常采用两个相同速率接口测试。但是测试接口可能与接口位置及关系相关。例如同一插卡上端口间测试的吞吐量可能与不同插卡上端口间吞吐量值不同。

　　背靠背帧数

　　背靠背帧数是指以最小帧间隔发送最多数据包不引起丢包时的数据包数量。该指标用于测试路由器缓存能力。有线速全双工转发能力的路由器该指标值无限大。

　　路由表能力

　　路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定如何转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。由于Internet上执行BGP协议的路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。

　　背板能力

　　背板能力是路由器的内部实现。背板能力能够体现在路由器吞吐量上：背板能力通常大于依据吞吐量和测试包场所计算的值。但是背板能力只能在设计中体现，一般无法测试。　

　　丢包率

　　丢包率是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率，通常在吞吐量范围内测试。丢包率与数据包长度以及包发送频率相关。在一些环境下可以加上路由抖动、大量路由后测试。

　　时延

　　时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一比特从路由器输出的时间间隔。在测试中通常使用测试仪表发出测试包到收到数据包的时间间隔。时延与数据包长相关，通常在路由器端口吞吐量范围内测试，超过吞吐量测试该指标没有意义。

　　时延抖动

　　时延抖动是指时延变化。数据业务对时延抖动不敏感，所以该指标没有出现在Benchmarking测试中。由于IP上多业务，包括语音、视频业务的出现，该指标才有测试的必要性。

　　VPN支持能力

　　通常路由器都能支持VPN。其性能差别一般体现在所支持VPN数量上。专用路由器一般支持VPN数量较多。无故障工作时间该指标按照统计方式指出设备无故障工作的时间。一般无法测试，可以通过主要器件的无故障工作时间计算或者大量相同设备的工作情况计算。

　　内部时钟精度

　　拥有ATM端口做电路仿真或者POS口的路由器互连通常需要同步。如使用内部时钟则其精度会影响误码率。内部时钟精度级别定义以及测试方法可参见相应同步标准。
队列管理机制

　　队列管理控制机制通常指路由器拥塞管理机制以及队列调度算法。常见的方法有RED、WRED、WRR、DRR、WFQ、WF2Q等。

　　端口硬件队列数

　　通常路由器中所支持的优先级由端口硬件队列来保证。每个队列中的优先级由队列调度算法控制。 QoS分类方式指路由器可以区分QoS所依据的信息。最简单的QoS分类可以基于端口。同样路由器也可以依据链路层优先级（802.1Q中规定）、上层内容（TOS字段、源地址、目的地址、源端口、目的端口等信息）来区分包优先级。

　　分类业务带宽保证

　　体现路由器是否能对各种业务等级作带宽保证。该指标可以由队列调度算法等方式实现。

　　RSVP

　　RSVP是资源预留协议，用于端到端路径上资源的预留。使用软状态刷新，是流驱动工作方式。该协议一般不能在大规模全国范围网络上运行。但是通常路由器支持该协议，一些著名厂商使用该协议用于MPLS。

　　IP Diff Serv

　　区分服务是对IP服务质量分级，是对QoS的一种简化。

　　CAR支持

　　CAR是指承诺接入速率，是一种接入控制。按照与用户签订的协议，对超出承诺速率的数据包做不同处理：丢弃或标记；又称为标记颜色。

　　冗余

　　冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、设备冗余等。冗余用于保证设备的可靠性与可用性。冗余量的设计应当在设备可靠性要求与投资间折衷。

　　热插拔组件

　　由于路由器通常要求24小时工作，所以更换部件不应影响路由器工作。部件热插拔是路由器24小时工作的保障。

　　路由器冗余协议

　　路由器可以通过VRRP等协议来保证路由器的冗余。

　　网管

　　网管是指网络管理员通过网络管理程序对网络上资源进行集中化管理的操作。包括配置管理、记账管理、性能管理、差错管理和安全管理。设备所支持的网管程度体现设备的可管理性与可维护性。　　

　　基于Web的管理

　　体现设备是否能够通过Web进行管理。通过Web管理比较方便，但是安全性较差。通常允许通过Web浏览，不允许通过Web作更改。

　　网管类型

　　指示网络管理所支持的类型。通常使用SNMP协议管理。

　　带外网管支持

　　带外网管的支持表示路由器能否通过带外信道管理。

　　网管粒度

　　指示路由器管理的精细程度：管理到端口、到网段、到IP地址、到MAC地址等粒度。管理粒度可能会影响路由器转发能力。

　　在电信级的IP电话网络设备中通常要求支持7号信令。但是作为中低端路由器，通常只支持DSS1和中国1号信令。

　　计费能力/协议

　　随着路由器进入运营商网络，计费成为必不可少的一部分。路由器必须能够支持某种计费能力和协议来计费。
分组语音能力　

　　分组语音支持方式

　　在企业中，路由器分组语音承载能力非常重要。在远程办公室与总部间，支持分组语音的路由器可以使电话通信和数据通信一体化，有效地节省长途话费。

　　当前技术环境下，分组语音可以分为3种：使用IP承载分组语音、使用ATM承载语音以及使用帧中继承载语音。使用ATM承载语音时可以分AAL1和AAL2两种。AAL1即电路仿真，技术非常成熟但是相对成本较高，AAL2技术较先进，但是当前ATM接口通常不支持。帧中继承载语音也比较成熟，相对成本较低。IP承载语音当前较流行。在上述技术中成本最低，但是当前IP网络QoS保证困难，通话质量较难保证。

　　协议支持

　　在IP承载语音中，H.323是ITU标准，是当前IP Phone网络最常用的协议栈。SIP是IETF标准，其目的是将网络设备简单化，将复杂功能做到用户终端中。从IP网本质来看，路由器与所承载业务无关，但是路由器端口对IP Phone协议的支持可以节约成本。

　　语音压缩能力

　　语音压缩是IP电话节约成本的关键之一。通常可以使用G.723和G.729。G.723在ITU－T建议G.723.1(1996)，语音编码器在5.3和6.3Kbps多媒体通信传输双率语音编码器中规定。相对压缩比较高，压缩时延较大。G.729在ITU－T 建议G.729 (1996)，8Kbps共扼结构代数码激励线形预测(CS－ACELP)语音编码中规定。压缩比较低，通话质量较好。

　　端口密度

　　指路由器支持IP电话的能力。通常以E1计算，一般一个E1支持30路电话。

　　信令支持

　　路由器E1端口上可能支持多种信令：ISUP、TUP、中国1号信令以及DSS1。支持ISUP、TUP或者DSS1信令的路由器可以有效地减少接续时间。

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