路由器的概念功能及发展趋势

发布时间：2020-07-01 02:04:35 阅读：次来源：裸电线厂家

路由器的概念、功能及发展趋势【简介】近年来，路由器的发展有起有伏。20世纪90年代中期，传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈，被ATM交换机取而代之，成为IP骨干网的核心，路由器变成了配角。进入90年代末期，Internet规模进一步扩大，流量每半年翻一番，ATM网又成为瓶颈，路由器东山再起。Gbps路由交换机在1997年面世后，人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机，架构以路由器为核心的骨干网。 ·微软CEO：Longhorn仅次于Win95 ·Longhorn将具有运行多系统的功能 ·Windows系统声音随意设置技巧 ·魔兽争霸精美壁纸集合(上) ·Photoshop打造唯美雨景动画 ·培训师的十大培训技巧 ·我的计算机等级考试三部曲 ·教你如何准备等级考试 ·我亲历的公务员考试心得 ·惊喜：快速免费激活Q-ZONE空间

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作为核心设备，路由器在IP网上处于至关重要的位置。随着因特网应用的普及，网络带宽的迅速增加，用户对服务质量要求的提高，路由器的未来也面临着新的变革。

路由器的概念

路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。

路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、转发以及输出数据链路调度等，一般由硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

路由器基本功能介绍

传统上，路由器工作于所谓网络7层协议模型中的第3层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到哪个目的地，可能是路由器也可能就是最终目的点，并决定从哪个网络接口转发出去。这是路由器的最基本功能——数据包转发功能。

根据TCP/IP协议，路由器的数据包具体转发过程是：

1.网络接口接收数据包的不同的物理网络介质，决定了不同的网络接口，如对应于10Base-T以太网，路由器有10Base-T以太网接口；对应于DDN，路由器有V.35接口。

2.根据网络物理接口，路由器调用相应的链路层以解释处理数据中的链路层协议。这一步处理主要是对数据完整性的验证。

3.在链路层完成对数据帧的完整性验证后，路由器开始处理此数据帧的IP层。根据数据帧中的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一IP地址，并计算新的校验和。如果接收数据帧的网络接口类型与转发数据帧的网络接口类型不同，则IP数据包还可能因为最大帧长度的限制而对其进行分段或重组。

4.根据在路由表中所查到的下一IP地址，IP数据包送往相应的输出链路层，最后经网络物理输出接口发送出去。

为了维护和使用路由器，路由器还需要有配置或者说控制功能。

控制功能是由一系列规则所提供的，举例来说，可能是优先权、拒绝访问或提供记账数据。当数据包进入路由器时，这些相关的规则也同样作用于数据包。在基于软件的路由器中，这些规则被存储于一个软件数据库内，每个数据包通过时都必须与该数据库进行核对。

路由器的发展趋势

芯片速度每18个月翻一番，而因特网的流量是每6个月翻一番。作为因特网的枢纽，路由器正在朝速度更快、服务质量更好和更易于综合化管理这三个方向发展。

速度更快

传统意义上，路由器通常被认为是网络速度的瓶颈。在局域网速度早已达到上百兆时，路由器的处理速度至多只到几十兆比特率。这几年伴随着因特网用户的爆炸式增长，大家对路由器的研究也重点体现在提高路由器的处理速度上。1996-1997年间，美国出现了一批极具创新精神的小公司，如Nexabit、Juniper、Avici等，把路由器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摇。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。