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2008-09-09 12:48:24
前言
在目前的企业网络中，受到投入成本和传输速度等因素的影响，还是以有线网络居多。而器是局域网连接外部网络的重要桥梁，是网络系统中不可或缺的重要部件，也是网络的前沿关口，提高其性能就显得非常重要。
在目前的路由器设备当中，越来越多的功能以硬件方式来实现，CMOS集成技术的提高使很多功能可以在专用集成电路(ASIC)芯片上实现，原来由软件实现的功能现在可由硬件更快、成本更低地完成，大大提高系统性能。分布式处理技术在路由器中采用，极大地提高了路由器的路由处理能力和速度。逐渐抛弃易造成拥塞的共享式总线，开始普遍采用式路由技术，在结构设计中采取巨型计算机内部互连网络的设计或引入光交换结构。另外路由表的快速查寻技术，QoS保证以及采用MPLS技术优化网络，在路由器中引入光交换等方面也逐渐受到人们的重视。
ASIC技术
由于厂商需要降低成本，ASIC技术在路由器中得到了越来越广泛的应用。在路由器中，要极大地提高速度，首无想到的是ASIC， ASIC可以用作包转发、查路由，并且目前已经有专门用来查找IPV4路由的商用ASIC芯片。ASIC技术的应用使路由器内的包转发速度和路由查找速度有显着的提高。
高速路由器将路由计算、控制等非实时任务同数据转发等实时任务分开,由不同部分完成。路由计算、控制等非实时任务由CPU运行软件来完成, 数据转发等实时任务由专门的ASIC硬件来完成。自1997年下半年以来,一些公司开始陆续推出采用专用集成电路(ASIC)进行路由识别、计算和转发的新型路由器,转发器负责全部数据转发功能。这种路由器用硬件按照时钟的节拍实现逐个数据包的转发,实现线速转发。
ASIC技术的进展意味着更多的功能可移向硬件，提高了性能水平，增加了功能。与软件执行相比，ASIC的性能是后者的3倍。但是全硬件化的路由器使用起来缺乏灵活性，且冒一定的风险，因为标准规范仍在不断演变过程中，于是出现了可编程ASIC。可编程ASIC是ASIC的发展趋势，因为它可通过改写微码来适应网络结构和的变化。目前，有两种类型的可编程ASIC：一种以3Com公司的FIRE(Flexible Intelligent Routing Engine)芯片为代表;另一种以Vertex Networks的HISC专用芯片为代表，这颗芯片是一颗专门为通信处理而设计的CPU，通过改写微码，使芯片具有处理不同的能力。
分布式处理技术
最初的路由器采用了传统计算机体系结构，包括共享中央总线、中央CPU、内存及挂在共享总线上的多个网络物理接口。接口卡通过总线将报文上送CPU，CPU完成路由计算、查表、做转发决定处理，然后又经总线送到另一个物理接口发送出去。这种单总线单CPU的主要局限是处理速度慢，一颗CPU完成所有的任务，从而限制了系统的吞吐量。另外，系统容错性也不好，CPU若出现故障容易导致系统完全瘫痪。这一切都造成传统路由器的转发性能很难有大的提高。
现代的路由器采取对报文转发采用分布式处理，可以插多个线路处理板，每个线路板独立完成转发处理工作，即做到在每个接口处都有一个独立CPU，专门单独负责接收和发送本接口数据包，管理接收发送队列、查询路由表并做出转发决定等。通过核心交换板实现板间无阻塞交换，即一个板上输入的报文经过寻路后可以象通过导线直连那样，被交换到另一个板上输出，实现包交换，其整机吞吐量可以成倍扩充。而主控CPU仅完成路由器配置控制管理等非实时功能。这种体系结构的优点是本地转发/过滤数据包的决定由每个接口处理的专用CPU来完成，对数据包的处理被分散到每块接口卡上。线路板上有专用芯片完成二层、三层乃至四层的转发处理工作，硬件实现使转发能够达到线速(高速端口所连接线路的速率)，达到了电路交换那样的性能，使路由器不会成为网络中的瓶颈。
然而，单总线结构路由器存在一个最大缺陷就是一次只能有一个分组从入口交换到出口。如果能在入口和出口之间有多条数据传输通路，则能解决这种问题，同时大大提高系统的吞吐率。基于这种想法，同时借鉴ATM交换机结构的优点，提出了基于交换机结构的新一代路由器体系结构。
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