路由器的概念、功能及发展趋势

的处理速度提高到了登峰造极的地步，在很快的时间内相继推出了吉位路由器，连Cisco公司在速度方面都只能望其项背。由于这些高速路由器无一例外地都引入了交换的结构，因此它们也被称作千兆位交换路由器（GSR-Gigabit Switch Router）。这些路由器的光接口速度也很快从OC-12（622Mbps）升到OC-48（2.5Gbps），再升到OC-192（10Gbps），这样的速度早已把ATM交换机远远地甩在后面。从此，ATM在核心网络中不可代替的地位彻底发生了动遥旷日持久的IP与ATM技术之争终于以IP占压倒性的优势结束。不过，IP路由器速度的提高是直接得益于ATM的概念和技术的，在IP领域中提出的许多新概念和新技术也有相当一部分是直接或间接来源于ATM，两种优秀的技术逐渐开始融合。事实上，许多公司从事高速IP路由器研发的技术人员正是过去研究ATM技术的研发人员。具体来说，IP路由器速度的急剧提高来源于以下四个方面的技术进展：

①硬件体系结构　　

路由器的硬件体系结构大致经历了6次变化，从最早期的单总线、单CPU结构发展到单总线、多CPU再到多总线多CPU。到现在，高速IP路由器中多借鉴ATM的方法，采用交叉开关方式实现各端口之间的线速无阻塞互连。高速交叉开关的技术已经十分成熟，在ATM和高速并行计算机中早已得到广泛应用，市场上可直接购买到的高速交叉开关的速率就高达50Gbps。伴随着高速交叉开关的引入，也同时引入了一些相应的技术问题，特别是针对IP多播、广播以及服务质量（QoS），采用成熟的调度策略和算法，这些问题都得到了很好的解决。 　

②ASIC技术　　

这些年，出于成本和性能的考虑，ASIC应用得越来越广泛，几乎是言必称ASIC。在路由器中要极大地提高速度，首先想到的也是ASIC。有的用ASIC做包转发，有的用ASIC查路由，并且查找IPv4路由的ASIC芯片已经开始上市销售。在ASIC蓬勃发展、大量应用的潮流中，有一动向值得注意，这就是所谓可编程ASIC的出现，这恐怕也是网络本身日新月异所导致的一种结果。由于ASIC的设计生产投入相当大，一般来说，ASIC只用于已完全标准化的过程，而网络的结构和协议又变化相当快，因此相应地在网络设备这一领域，出现了奇特的“可编程ASIC”。目前，有两种类型的所谓“可编程ASIC”。一种以3COM公司的FIRE（ Flexible Intelligent Routing Engine）芯片为代表，这颗ASIC芯片中内嵌了一颗CPU，因此具有一定的灵活性；另一种以Vertex Networks的HISC专用芯片为代表，该芯片是一颗专门为通信协议处理的CPU，其体系结构的设计专门适应协议处理，通过改写微代码，可使这颗专用芯片具有处理不同协议的能力，以适应类似从IPv4到IPv6的变化。

③3层交换　　

这是协议处理过程的一次革命性突破，也是现在GSR和TSR名称的来源。自从名不见经传的Ipsilon公司在1994年推出“一次路由，然后交换”的IP Switch技术之后，各大公司纷纷推出自己专有的3层交换技术。如Cisco的Tag Switch、3Com的Label Switch等。综合这些专有技术的优点，IETF终于在1998年推出了性能优越的多协议标记交换（MPLS）。

④IP over SDH，IP over DWDM　　

这方面的技术进展完全源于光纤通信技术的进展。随着IP的核心地位逐渐被认同，IP over ATM，然后ATM over SDH的方式被IP直接over SDH的方式取代。SDH采用时分复用的方式承载多路数据。因此在核心网中需大量采用复用器交叉连接器，DWDM（密集波分复用）使得一根光纤上可用不同的波长传送多路信号。

服务质量更好

前面所述的路由器在速度上的提高仍只不过是为了适应数据流量的急剧增加。而路由器发展趋势更本质、更深刻的变化是：以IP为基础的包交换数据将在未来几年内迅速取代已发展了近百年的电路交换通信方式，成为通信业务模式的主流。这意味着，IP路由器不仅要提供更快的速度以适应急剧增长的传统的计算机数据流量，而且IP路由器也将逐步提供原电信网络所提供的种种业务。但是传统的IP路由器并不关心也不知道IP包的业务类型，一般只是按先进先出的原则转发数据包，语音电话、实时视频、因特网浏览等各种业务类型的数据都被不加区分地对待。　

由此可见，IP路由器要想提供包括电信、广播在内的所有业务，提高服务质量（QoS）是其关键。这也正是目前各大网络设备厂商（包括Cisco，3Com，Nortel等）所努力推进的方向。各大厂商新推出的高、中、低档路由器中都不同程度地支持QoS，如Cisco的最高档12000系列，从硬件和软件协议两方面都对QoS有很强的支持，而其新推出的低端产品2600系列也支持语音电话这样的新业务应用。事实上，QoS不