随着社会信息化进程的深入发展，因特网作为信息化的基础设施正以前所未有的速度发展 。作为因特网重要设备的路由器的开发与研制能力已经成为一个国家信息化能力的重要标志 。本文以支持ＩＰ协议路由器为例，介绍高速路由器的原理与组成 。
路由器技术发展到现阶段已经历了3代的发展，并在继续演进 。
第一代路由器是由软件集中进行ＩＰ包转发的，所有的ＩＰ包都要经过中心ＣＰＵ进行转发处理，吞吐率比较低，转发能力约几万包每秒 。
第二代路由器是基于软件的分布式转发，每个接口板上都有ＣＰＵ，主控板生成的路由表被下发到各接口板形成转发表，每块接口板根据转发表独立进行转发工作，转发能力超过100万包每秒 。第二代路由器的技术要点是各接口板转发表的刷新和同步技术 。
由于ＣＰＵ的处理能力增长是每18个月翻一番，而因特网的流量却每6个月就翻一番，因此基于软件转发的路由器一度成为网络中的瓶颈 。90年代后期，ＩＰ业务呈爆炸式发展，路由器技术也实现了向第三代的飞跃，并在接口速率上超过了一度有望成为数据网络主要技术的ＡＴＭ 。目前，ＡＴＭ交换机的高速接口只达到了2.5Ｇｂｉｔ／ｓ，而高速路由器的最高端口速率已达到10Ｇｂｉｔ／ｓ 。同时，由于ＩＰ技术自身的ＱｏＳ技术不断发展，非凡是ＭＰＬＳ技术的引入，ＱｏＳ问题正在ＩＰ领域逐步得到解决，高速路由器重新占据了ＩＰ网络的核心位置 。
第三代路由器基于硬件进行ＩＰ包的转发，转发引擎可以是ＡＳＩＣ（专用集成电路），也可以是专门为ＩＰ转发而设计的网络处理器 。代表性的产品有华为公司的ＮｅｔＥｎｇｉｎｅ 50高速路由器和Ｃｉｓｃｏ的12000系列路由器等 。转发数据包的速率达到了数千万包每秒，能够充分利用传输技术进步提供的大量带宽 。
尽管包转发技术的基础已经发生了变化，但路由器需要完成的任务却是相同的：检查进入的数据包，将其目标地址与路由表中的项目相比较，然后从正确的端口发送出去 。在这一过程中，数据包还接受一些额外处理任务，如ＱｏＳ判定、流量工程、流量统计等 。
不同的设备厂家生产的高速路由器结构是不同的，例如Ｊｕｎｉｐｅｒ的Ｍ40和Ｍ160是共享内存的交换网，而华为、Ｃｉｓｃｏ等厂家使用Ｃｒｏｓｓｂａｒ纵横制交换网 。由于Ｃｒｏｓｓｂａｒ交换网可扩展性好、模块结构清楚、便于升级到更高速的产品，从而保护用户的投资，是高速路由器的主流技术 。下面以主流技术为例，介绍高速路由器的原理，不涉及各厂家的实现细节 。
高速路由器的结构如图1所示 。
高速路由器通常由主控板、交换板、线路接口板组成，它们通过高速背板连接，插在一个具有电源、风扇的机框中组成一台完整的路由器 。
（1） 主控板：主控板是路由器的控制中心，ＣＰＵ和存储器就在主控板中 。主控板负责整个路由器的治理和控制，ＩＰ路由协议在主控板上运行 。主控板直接接收来自网管中心的指令，并下发到各接口板执行指令，同时各接口板把运行状态和统计数据传送到主控板，由主控板进行必要的处理，需要时发给网管中心 。网络治理员配置的静态路由以及通过运行路由协议生成的动态路由由主控板进行治理，并下发到各接口板，使各接口板可以独立地进行数据包的转发工作 。
主控板的作用举足轻重，一旦它发生故障，整个路由器将不能正常工作 。对于电信网的核心网络设备来说，要求可用率达到99.999％，即1年的停机时间不能超过5ｍｉｎ 。所以主控板通常配有两块，一般以主备的方式工作 。主备板周期性地交换握手信号，一旦备用板收不到主用板的握手信号，则会启动倒换流程，接替主用板工作 。
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