路由貓

RJ11電話線接口

若干LAN端口

路由器體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

第一代路由器：集中轉(zhuǎn)發(fā)，總線交換

典型產(chǎn)品：華為Quidway R2500系列路由器。

最初的IP網(wǎng)絡(luò)并不大，其網(wǎng)關(guān)所需要連接的設(shè)備及其需要處理的負(fù)載也很小。這個(gè)時(shí)候網(wǎng)關(guān)（路由器）基本上可以用一臺(tái)計(jì)算機(jī)插多塊網(wǎng)絡(luò)接口卡的方式來實(shí)現(xiàn)。接口卡與中央處理器（CPU）之間通過內(nèi)部總線相連，CPU負(fù)責(zé)所有事務(wù)處理，包括路由收集、轉(zhuǎn)發(fā)處理、設(shè)備管理等。網(wǎng)絡(luò)接口收到報(bào)文后通過內(nèi)部總線傳遞給CPU，由CPU完成所有處理后從另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口傳遞出去。

第二代路由器：集中 分布轉(zhuǎn)發(fā)，接口模塊化，總線交換

典型產(chǎn)品：華為Quidway R3600系列路由器。

由于每一個(gè)報(bào)文都要經(jīng)過總線送交CPU處理，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增多，網(wǎng)絡(luò)流量的增大，接口數(shù)量、總線帶寬和CPU的瓶頸就越來越突出。于是很自然地想到如何提高網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量，如何把CPU和總線的負(fù)擔(dān)降下來？為了解決這個(gè)問題，第二代路由器就在網(wǎng)絡(luò)接口卡上進(jìn)行一些智能化處理，由于網(wǎng)絡(luò)用戶通常只會(huì)訪問少數(shù)的幾個(gè)地方，因此可以考慮把少數(shù)常用的路由信息采用Cache技術(shù)保留在業(yè)務(wù)接口卡上，這樣大多數(shù)報(bào)文就可以直接通過業(yè)務(wù)板Cache的路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，以減少對(duì)總線和CPU的需求。對(duì)于Cache中不能找到的報(bào)文送交CPU處理。

第三代路由器：分布轉(zhuǎn)發(fā)，總線交換

典型產(chǎn)品：華為Quidway NetEngine 16/08系列路由器。

90年代以后Web技術(shù)的出現(xiàn)，使IP網(wǎng)絡(luò)得到迅猛的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)用戶的訪問面得到很大的拓寬，用戶訪問的地方已不像以前那樣固定，這樣往往出現(xiàn)無法從 Cache中找到路由的現(xiàn)象，于是總線和CPU瓶頸的問題再次出現(xiàn)。另外由于用戶的增加，路由器的接口數(shù)量不足也暴露出來了。為了解決這個(gè)問題，第三代路由器應(yīng)運(yùn)而生。第三代路由器采用全分布式結(jié)構(gòu)—路由與轉(zhuǎn)發(fā)分離的技術(shù)，主控板負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的管理和路由的收集、計(jì)算功能，并把計(jì)算形成的轉(zhuǎn)發(fā)表下發(fā)到各業(yè)務(wù)板；各業(yè)務(wù)板根據(jù)保存的路由轉(zhuǎn)發(fā)表能夠獨(dú)立進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。另外總線技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，通過總線、業(yè)務(wù)板之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完全獨(dú)立于主控板，實(shí)現(xiàn)了并行高速處理，使得路由器的處理性能成倍提高。

第四代路由器：ASIC分布轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)交換

典型產(chǎn)品：Juniper M40/160系列產(chǎn)品。

九十年代中后期，隨著IP網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化，Web技術(shù)出現(xiàn)以后，Internet技術(shù)得到空前的發(fā)展，Internet用戶迅猛增加。網(wǎng)絡(luò)流量特別是核心網(wǎng)絡(luò)的流量以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的基于軟件的IP路由器已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要。以常見的主干節(jié)點(diǎn)2.5G POS端口為例，按照IP最小報(bào)文40字節(jié)計(jì)算，2.5G POS端口線速的流量約為6.5Mpps。而且報(bào)文處理中需要包含諸如QoS保證、路由查找、二層幀頭的剝離/添加等復(fù)雜操作，以傳統(tǒng)的做法是不可能實(shí)現(xiàn)的。于是一些廠商提出了ASIC實(shí)現(xiàn)方式，它把轉(zhuǎn)發(fā)過程的所有細(xì)節(jié)全部采用硬件方式來實(shí)現(xiàn)。另外在交換網(wǎng)上采用了CrossBar或共享內(nèi)存的方式解決了內(nèi)部交換的問題。這樣，路由器的性能達(dá)到千兆比特，即早期的千兆交換式路由器（Gigabit Switch Router，GSR）。

第五代路由器技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)處理器分布轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)交換

典型產(chǎn)品：華為Quidway NetEngine 80/40系列產(chǎn)品。

從上面的發(fā)展過程我們可以看到，每一次的技術(shù)進(jìn)步都是因?yàn)殡S著業(yè)務(wù)發(fā)展而出現(xiàn)了新的需求。不過在前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)泡沫時(shí)代，主要的矛盾集中在路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能上，所以前四代的路由器的最大進(jìn)步在于速度。但是在寬帶互聯(lián)網(wǎng)一路高歌迅速發(fā)展的同時(shí)，作為其基礎(chǔ)的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的缺陷也就越來越充分地暴露出來。網(wǎng)絡(luò)無管理無法運(yùn)營(yíng)的問題、IP地址缺乏問題、IP業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量問題、IP安全等問題都在嚴(yán)重阻礙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展。隨著寬帶互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破滅，人們進(jìn)行了深刻的反省—業(yè)務(wù)才是網(wǎng)絡(luò)的真正價(jià)值所在，一切的技術(shù)要求都應(yīng)圍繞著業(yè)務(wù)來進(jìn)行。各種新技術(shù)也紛紛出現(xiàn)，比如網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、用戶管理技術(shù)、業(yè)務(wù)管理技術(shù)、MPLS技術(shù)，VPN技術(shù)，可控組播技術(shù)、IP-QoS技術(shù)，流量工程技術(shù)等。

IP標(biāo)準(zhǔn)也在逐步修改成熟。隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展，對(duì)高速路由器的業(yè)務(wù)功能要求也越來越高?；谶@些問題，第四代路由器采用ASIC技術(shù)的固有的不靈活、業(yè)務(wù)提供周期長(zhǎng)等缺陷也不可避免地出現(xiàn)了。第五代路由器在硬件體系結(jié)構(gòu)上繼承了第四代路由器的成果，在關(guān)鍵的IP業(yè)務(wù)流程處理上采用了可編程的、專為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)處理器（NP）通常由若干微處理器和一些硬件協(xié)處理器組成，多個(gè)微處理器并行處理，通過軟件來控制處理流程。對(duì)于一些復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)的操作(如內(nèi)存操作、路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法、流量調(diào)度算法等)采用硬件協(xié)處理器來提高處理性能。這樣實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活性和高性能的有機(jī)結(jié)合。

第五代路由器滿足IP業(yè)務(wù)發(fā)展要求

第五代路由器與第四代路由器相比較，主要有下面幾個(gè)方面的特點(diǎn)。

● 采用網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)IP報(bào)文處理和轉(zhuǎn)發(fā)，所以可以在保證高速轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)議處理，從而支持豐富的業(yè)務(wù)。

● 由于具有網(wǎng)絡(luò)處理器，可通過升級(jí)軟件增加新的處理功能，從而快速響應(yīng)用戶的業(yè)務(wù)需求，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

● 具有強(qiáng)大的VPN、流分類、IPQoS、MPLS等特性的支持能力，提供完善的QoS機(jī)制，滿足不同用戶不同應(yīng)用的需求。

● 采用大容量的交換網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

● 充分考慮電信用戶的需求，滿足用戶對(duì)安全性、穩(wěn)定性、可靠性的要求。

第五代路由器的出現(xiàn)，極大地滿足了當(dāng)前數(shù)據(jù)、語音、圖像綜合承載的需求，并大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)對(duì)MPLS VPN的支持能力。由于第五代路由器在業(yè)務(wù)特性上所具有的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，所以已成為當(dāng)前建設(shè)寬帶骨干網(wǎng)絡(luò)、匯聚網(wǎng)絡(luò)的首選。隨著成本的進(jìn)一步降低與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步豐富，采用網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的第五代路由器正在向網(wǎng)絡(luò)的更低端發(fā)展。2100433B

集成度高，適配家庭用戶。

要組建一個(gè)家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)，需要買ADSL貓，路由器，交換機(jī)等等，繁雜的線路，使用戶的需求越來越高，而隨著集MODEM、寬帶路由器、交換機(jī)于一身的路由貓的出現(xiàn)，讓這一切變得更簡(jiǎn)便。4端口路由貓也就應(yīng)運(yùn)而生，這類產(chǎn)品集ASDL接入、WLan接于一體。這種整合理念下誕生的產(chǎn)品有節(jié)約設(shè)備、方便攜帶等優(yōu)勢(shì)。

中國(guó)人研究、開發(fā)出的第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)路由器,誕生于1989年底中科院網(wǎng)絡(luò)中心,服役于中國(guó)科技網(wǎng)絡(luò)(China Technology Network)的嬰兒期。 中科院網(wǎng)絡(luò)中心自1989年10月開始,主持了一項(xiàng)由世界銀行貨款(450萬美元)和國(guó)家計(jì)委、科委(400萬人民幣)共同投資的項(xiàng)目: 中國(guó)國(guó)家計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施項(xiàng)目?jī)?nèi)容為在中關(guān)村地區(qū)建設(shè)一個(gè)超級(jí)計(jì)算中心,供這一地區(qū)的科研用戶進(jìn)行科學(xué)計(jì)算口該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院主特,聯(lián)合北京大學(xué)、清華大學(xué)共同完成。