路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成;控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

　　路由器在计算机网络中有着举足轻重的地位，是计算机网络的桥梁，通过它不仅可以连通不同的网络，还能选择数据传送的路径，并能阻隔非法的访问。路由器作为IP网的核心设备，其技术已成为当前信息产业的关键技术，其设备本身在数据通信中起到越来越重要的作用。同时由于路由器设备功能强大，且技术复杂，各厂家对路由器的实现有太多的选择性。

　　多少年来，路由器的发展有起有伏。90年代中期，传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈。ATM交换机取而代之，成为IP骨干网的核心，路由器变成了配角。进入90年代末期，Internet规模进一步扩大，流量每半年翻一番，ATM网又成为瓶颈，路由器东山再起，Gbps路由交换机在1997年面世后，人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机，架构以路由器为核心的骨干网。路由器发展到今天已经是第五个时代了。下面让我们来看一看路由器技术应用发展及其典型代表产品。

　　一、路由器技术的应用：

　　1、第一代路由器技术及其产品

　　最初的IP网络并不大，其网关所需要连接的设备及其需要处理的负载也很小。这个时候网关(路由器)基本上可以用一台计算机插多块网络接口卡的方式来实现。接口卡与中央处理器(CPU)之间通过内部总线相连，CPU负责所有事务处理，包括路由收集、转发处理、设备管理等。网络接口收到报文后通过内部总线传递给CPU，由CPU完成所有处理后从另一个网络接口传递出去。

　　2、第二代路由器技术及其产品

　　由于每一个报文都要经过总线送交CPU处理，随着网络用户的增多，网络流量的增大，接口数量、总线带宽和CPU的瓶颈就越来越突出。于是很自然地想到如何提高网络接口数量，如何把CPU和总线的负担降下来?

　　为了解决这个问题，第二代路由器就在网络接口卡上进行一些智能化处理，由于网络用户通常只会访问少数的几个地方，因此可以考虑把少数常用的路由信息采用Cache技术保留在业务接口卡上，这样大多数报文就可以直接通过业务板Cache的路由表进行转发，以减少对总线和CPU的需求。

　　3、第三代路由器技术及其产品

　　90年代以后Web技术的出现，使IP网络得到迅猛的发展。网络用户的访问面得到很大的拓宽，用户访问的地方已不像以前那样固定，这样往往出现无法从Cache中找到路由的现象，于是总线和CPU瓶颈的问题再次出现。

　　另外由于用户的增加，路由器的接口数量不足也暴露出来了。为了解决这个问题，第三代路由器应运而生。第三代路由器采用全分布式结构—路由与转发分离的技术，主控板负责整个设备的管理和路由的收集、计算功能，并把计算形成的转发表下发到各业务板;各业务板根据保存的路由转发表能够独立进行路由转发。另外总线技术也得到了较大的发展，通过总线、业务板之间的数据转发完全独立于主控板，实现了并行高速处理，使得路由器的处理性能成倍提高。

　　4、第四代路由器技术及其产品

　　九十年代中后期，随着IP网络的商业化，Web技术出现以后，Internet技术得到空前的发展，Internet用户迅猛增加。

　　网络流量特别是核心网络的流量以指数级增长，传统的基于软件的IP路由器已经无法满足网络发展的需要。以常见的主干节点2.5G POS端口为例，按照IP最小报文40字节计算，2.5G POS端口线速的流量约为6.5Mpps。

　　而且报文处理中需要包含诸如QoS保证、路由查找、二层帧头的剥离/添加等复杂操作，以传统的做法是不可能实现的。于是一些厂商提出了ASIC实现方式，它把转发过程的所有细节全部采用硬件方式来实现。

　　另外在交换网上采用了CrossBar或共享内存的方式解决了内部交换的问题。这样，路由器的性能达到千兆比特，即早期的千兆交换式路由器(Gigabit Switch Router，GSR)。

　　5、第五代路由器技术及其产品

　　在第四代路由器中采用了硬件转发模式，解决了带宽容量和性能不足的瓶颈问题，但是也留下了隐患：基于ASIC的硬件转发在获取高性能的同时，牺牲了业务灵活性。

　　这与ASIC技术实现方式相关，在设计ASIC芯片的时候，对转发流程做了大量优化，使得IP转发以简单而固定的方式来实现，从而固化下来，做到硬件化。如果在IP转发中，还要做一些复杂的额外处理的话，ASIC就无能为力了。

　　而且，ASIC的设计周期很长，通常需要二到三年才能设计出一个稳定运行的ASIC芯片。而在IP互联网领域，业务发展非常迅速，平均每半年就会兴起一项新的业务，而这些业务可能就对转发流程有影响，需要转发程序适度调整来获得高品质支持。

　　近期MPLS VPN技术逐步成为热门，运营商需要在骨干网、城域网中开展MPLS VPN业务，这时发现原来在骨干网应用的第四代路由器无法提供高性能的VPN业务，需要全面升级或另外建设专门的VPN承载网络。

　　在当前带宽已经不是主要矛盾，业务应用为王的运营环境中，ASIC固有的灵活性差、业务支持不足的问题成为了路由器发展的主要矛盾。新的需要，带来新的矛盾，就又会造就新的发展。网络处理器技术兴起，促使第五代路由器出现。

　　二、性能比较：

　　从第一代到今天的第五路由器技术都是不一样的，技术的发展是随着网络技术应用而快速发展。

　　第一代路由器主要采用集中转发，总线交换技术;第二代路由器主要采用集中+分布转发，接口模块化，总线交换等技术;第三代路由器主要采用分布转发与总线交换技术;第四代路由器主要采用ASIC分布转发和网络交换技术;第五代路由器技术主要采用网络处理器分布转发和网络交换技术。

　　三、结论

　　路由器分类可以从多方面来划分。从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构，通常中高端路由器为模块化结构，低端路由器为非模块化结构。

　　从网络位置划分，路由器可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常使用高端路由器，要求快速的包交换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构;接入路由器位于网络边缘，通常使用中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。

　　从功能上划分，路由器可分为通用路由器与专用路由器。一般所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化，例如接入路由器用作接入拨号用户，增强PSTN接口以及信令能力;VPN路由器增强隧道处理能力以及硬件加密;宽带接入路由器强调宽带接口数量及种类。

　　从性能上分，路由器可分为线速路由器以及非线速路由器。通常线速路由器是高端路由器，能以媒体速率转发数据包;中低端路由器是非线速路由器，但是一些新的宽带接入路由器也有线速转发能力。

　　第五代路由器满足IP业务发展要求，具有业务灵活性，可以把近些年发展起来的MPLS技术、VPN技术、QoS技术、流量工程技术、可控组播技术、用户管理技术等诸多技术融合进来，并保持高性能、高品质特性，成为真正具有强大业务能力的高性能网络设备，对于提高网络价值和节约建网成本都有非常重要的意义。第五代路由器典型产品有华为Quidway NetEngine 80/40/20系列产品。

　　第五代路由器的出现，极大地满足了当前数据、语音、图像综合承载的需求，并大大增强了网络对MPLS VPN的支持能力。由于第五代路由器在业务特性上所具有的强大优势，所以已成为当前建设宽带骨干网络、汇聚网络的首选。随着成本的进一步降低与网络业务的进一步丰富，采用网络处理器技术的第五代路由器正在向网络的更低端发展。