路由器是互联网络中最主要的联网设备，随着IP网络已经是互联网事实上的最好标准，因此在网络协议方面将变得简单，路由器将在性能与业务两个向上追求发展。一方面传输线路的带宽的增长推动了路由器性能要不断提升以适应高速需要；另一方面，多种业务的发展驱动路由器具备更强的业务处理能力，要提供接入及智能化服务。

　　以IP为传输基础技术的下一代网络对路由器提出了全新的要求。例如怎样处理数据拥塞、保证传输质量，如何保证各种业务的QoS，如何实现多类终端的直接通信，如何方便快捷地增加新兴增值业务和解决IPv6问题等。这些问题的解决必将对传统的路由器技术带来一个全面的革新。

　　路由器发展历程

　　第一代路由器：最初是用计算机插多块网卡实现的，多个网卡共用一个处理器CPU，通过内部总线互联，当时称作“网关服务器”。CPU负责路由计算、数据转发，同时还要维持计算机本身的运行。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。这种软件处理的模式，再加上共享总线的结构，使得路由器的整体性能非常低。但当时也没有现在这么快的网络带宽。

　　产品代表如：Cisco 2500、2600（图1）系列：华为Quidway R2500、R2600系列路由器。



　　第二代路由器：第二代路由器是真正的路由器，有特殊的处理器和操作系统，硬件和软件都是专为路由和转发设计。数据的路由与转发分别由两个处理器来完成，主处理器完成路由计算，从处理器完成数据转发。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。对于Cache中不能找到的报文送交CPU处理。

　　产品代表如：Cisco 3600系列(图2)；华为Quidway R3600系列路由器。



　　第三代路由器：90年代以后互联网迅速发展，使IP网络得到迅猛的发展。用户访问的目标地址已不像以前那样固定，出现无法从Cache中找到路由的现象，总线和CPU瓶颈再次出现。另外路由器的接口数量也不足了，这样第三代路由器应运而生。第三代路由器采用全分布式结构，就是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，并把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。此外总线技术也得到发展，业务板之间的数据转发完全独立于主控板，实现并行高速处理，使路由器的性能成倍提高。

　　产品代表如：Cisco7200系列（图3）；华为Quidway NetEngine 16/08系列路由器。



　　第四代路由器：90年代中后期，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。转发效率明显不足。于是一些厂商提出了ASIC专用芯片实现方式，它把转发过程的所有细节全部采用硬件方式固化下来，使转发不再需要经过基于软件的CPU的参与。另外在交换网上采用了CrossBar（交换网板）或共享内存的方式解决了总线结构的问题。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）。

　　产品代表如：Juniper M40/160系列产品。（图4）



　　第五代路由器：在宽带互联网高速发展的同时，作为基础的IP网络技术的缺陷也越来越暴露出来。网络无法管理、地址缺乏问题、业务服务质量问题、安全等问题都在严重阻碍网络进一步发展。一切的技术要求都应围绕着业务来进行。IP标准也在逐步修改成熟。随着新技术的出现和标准化的进展，对高速路由器的业务功能要求也越来越高。

　　第四代路由器采用的ASIC技术的固化的特点使它很不灵活、业务提供周期长使它没办法应对新技术、新应用的出现，因而市场呼唤又快又灵活的第五路由器的出现。第五代路由器在硬件体系结构上继承了第四代路由器的成果，在关键的IP业务流程处理上采用了可编程的、专为IP网络设计的网络处理器。网络处理器（NP）通常由若干微处理器和一些硬件协处理器组成，多个微处理器并行处理，通过软件来控制处理流程。对于一些复杂的标准的操作(如内存操作、路由表查找算法、QoS的拥塞控制算法、流量调度算法等)采用硬件协处理器来提高处理性能。这样实现业务灵活性和线速的性能的有机结合。

　　产品代表如：华为Quidway NetEngine 80/40系列产品。 （图5）



　　企业路由器发展趋势

　　随着Internet的发展，传输带宽越来越大，数据流量越来越多，多媒体运用在互联网上传送（如：IP电话、视频会议），跨互联网企业联网（VPN），服务质量（如：音、频流量优先）的路由器，增值业务，计费，防病毒，安全等等需求的发展，路由器已经不能停留在过去的路径路由、协议转换、数据转发等传统工作方式，迫切要求路由器能适应高带宽的高性、多业务接入、服务质量、安全等方面做出改进。因此新一代的路由器要有如下改进。

　　接入级路由器方面

　　接口适应高带宽接入需要，将集成入多业务服务。路由器将不仅仅是路由器，它将是多业务接入平台，为企业接入IP电话、VPN、防病毒、防火墙、QoS等等。

　　中高端路由器方面

　　容量更高，速度更快，将继续在ASIC与NP处理器方面寻求更大的突破。路由器具备灵活的带宽扩展能力，支持更高的交换容量和更多的高速接口。

　　提高路由器的可靠性，除物理冗余设计外，还需要提高设备对故障的容错能力，或者通过MPLS的快速重路由、Graceful Restart等保护功能实现系统异常的快速恢复，路由协议的快速收敛等。

　　防病毒、安全能力要求路由器设备具有自我保护的功能，能抵御网络各种异常流量对自身的攻击，更进一步的还需要具备对整个网络中异常流量的检测、告警、处理能力。

　　高性能的QoS要求各种语音、视频等实时业务，这就要求IP网络能够提供端到端的服务质量，同时还不影响设备正常的转发性能。

　　新业务的支持要求核心路由器必须具有良好的扩展性，支持包括组播、MPLS L3/L2 VPN等业务，支持向下一代IPv6互联网平滑过渡的能力，能够满足今后未知新业务的开展。

　　总结：

　　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，甚至于局域网也有使用ATM交换机，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，G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。而今高速、多业务、支持下一代网络协议将是路由器发展的主流。