一、路由器体系结构的发展
TCP/IP是从70年代中期美国国防部ARPANET技术发展起来的。由于其体系结构及技术的开放性，使其逐步被世界上众多的高校、科研机构所采纳，并逐步成为一个事实上的标准。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。第一代路由器的代表如Cisco2500系列路由器、华为Quidway R2500系列路由器。
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。
于是很自然的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，第二代的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。对于Cache中不能找到的报文送交CPU处理。第二代路由器的代表就是Cisco 4500系列路由器、华为Quidway R3600系列路由器。
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的很大的提供，用户访问的地方已不象以前那样固定，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，并把根据路由器计算形成的转发表下发到各业务板；各业务板根据转发表独立进行路由转发。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。第三代路由器的代表是Cisco 7500系列路由器、华为Quidway NetEngine 16/08系列路由器。
九十年代中后期，随着IP网络的商业化，用户的迅猛增加，特别是WEB技术出现以后，Internet技术得到的空前的发展，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数增长，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2.5GPOS端口为例，按照IP最小报文40字节计算，2.5GPOS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）。第四代路由器的代表是Cisco GSR12000系列和JUNIPPER M40/160系列产品。
在这个时期，IP网络技术的缺陷也就越来越充分地暴露出来。IP地址缺乏问题，IP业务服务质量问题，IP安全等问题纷纷暴露出来。于是，各种新技术也纷纷出现，比如VPN技术，IP-QoS技术，MPLS技术，流量工程技术等。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。基于这些问题，第四代路由器采用ASIC技术的固有的不灵活、业务提供周期长等缺陷也是不可避免的出现了。于是有些产家提出了第五代路由器的概念。
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技术。网络处理器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高性能的有机结合。
第五代路由器与第四代路由器相比较，主要有下面几个方面的特点：
1、采用大容量的交换网结构；
2、采用网络处理器技术实现IP报文处理和转发，适应网络发展的需求，快速响应用户的业务需求；
3、通过支持VPN技术，IP-QoS技术，MPLS技术，流量工程技术等，满足不同用户不同应用的需求；
4、充分考虑电信用户的需求，满足用户对安全性、稳定性、可靠性的要求。
目前第五代路由器的核心技术已比较成熟，并已商用。第五代路由器的出现必将加快IP标准化和IP网络商业化的进程。
华为公司Quidway NetEngine 80/40/20/20S系列核心路由器就是第五代路由器的杰出代表作之一。NE系列核心路由器核心部件采用先进的网络处理器技术和大容量交换网技术，具有容量大、可靠性高、业务丰富的特点，并且可以根据用户的需求和技术的发展不断增加对新业务、新功能的支持。目前华为NetEngine80产品已通过多项严格的测试，获得信产部的入网许可证，并在IP骨干网和IP城域网建设中获得了广泛的应用。
摘自《通讯世界》
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