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五代歷程路由器的發(fā)展歷程與趨勢(shì)

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在路由器技術(shù)的發(fā)展歷程中，性能和業(yè)務(wù)這兩個(gè)因素發(fā)揮著要害作用 。一方面，帶寬和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長(zhǎng)推動(dòng)著路由器在性能、容量方面斷提升；另一方面，業(yè)務(wù)的發(fā)展驅(qū)動(dòng)著路由器更加智能化和具備更強(qiáng)的業(yè)務(wù)提供能力 。在這兩項(xiàng)要害因素中，性能因素在路由器發(fā)展的前期起到主導(dǎo)作用，隨著IP網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，業(yè)務(wù)因素或者說(shuō)是業(yè)務(wù)性能在網(wǎng)絡(luò)中的價(jià)值將起到越來(lái)越重要的作用 。
所謂高性能不僅指轉(zhuǎn)發(fā)的高性能，還包括業(yè)務(wù)的高性能和高品質(zhì)服務(wù)，路由器不但要在處理各種業(yè)務(wù)時(shí)游刃有余，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)性能也不會(huì)出現(xiàn)明顯的下降 。路由器提供的業(yè)務(wù)能力不是解決“有”或“無(wú)”的問(wèn)題，而是高品質(zhì)的業(yè)務(wù)保證 。
基于“業(yè)務(wù)與性能并重，業(yè)務(wù)平滑演進(jìn)”的設(shè)計(jì)理念，業(yè)務(wù)高性能、集成化、智能化、高可靠、高安全、易使用正成為路由器的發(fā)展趨勢(shì) 。
五代歷程：路由器技術(shù)體系演進(jìn)
路由器是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中最主要的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 。TCP/IP是從上世紀(jì)70年代中期美國(guó)國(guó)防部ARPANET技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，美國(guó)軍方希望用它來(lái)連接不同的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，以便在遭受戰(zhàn)爭(zhēng)打擊后可以保持網(wǎng)絡(luò)連通 。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)的開(kāi)放性使其逐步被眾多的高校、科研機(jī)構(gòu)所采納，并逐步成為一個(gè)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) 。
路由器技術(shù)體系的發(fā)展，大致可以劃分為五代：
第一代路由器：集中轉(zhuǎn)發(fā)，總線交換
最初的IP網(wǎng)絡(luò)并不大，網(wǎng)關(guān)所需連接的設(shè)備及其需要處理的負(fù)載也很小 。這一時(shí)期的網(wǎng)關(guān)(路由器)基本上可以用一臺(tái)計(jì)算機(jī)插上多塊網(wǎng)絡(luò)接口卡的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 。接口卡與CPU之間通過(guò)內(nèi)部總線相連，CPU負(fù)責(zé)所有的事務(wù)處理，包括路由收集、轉(zhuǎn)發(fā)處理、設(shè)備治理等 。網(wǎng)絡(luò)接口在收到報(bào)文后，通過(guò)內(nèi)部總線傳遞給CPU，由CPU完成所有處理后再?gòu)牧硪粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)接口傳遞出去 。
這個(gè)階段的路由器主要用于企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)連接到Internet 。
第二代路由器：集中 分布轉(zhuǎn)發(fā)，接口模塊化，總線交換/b>
由于每個(gè)報(bào)文都要經(jīng)過(guò)總線送交CPU處理，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增多，網(wǎng)絡(luò)流量不斷增大，接口數(shù)量、總線帶寬和CPU的瓶頸效應(yīng)越來(lái)越突出 。于是很自然地想到：如何提高網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量，如何降低CPU、總線的負(fù)擔(dān)？為了解決這個(gè)問(wèn)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)用戶通常只訪問(wèn)少數(shù)幾個(gè)地方，因此可將少數(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，使大多數(shù)報(bào)文直接通過(guò)業(yè)務(wù)板Cache的路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，減少對(duì)總線和CPU的請(qǐng)求，僅僅對(duì)Cache中找不到的報(bào)文送交CPU處理 。
第二代路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能有了較大提升，并可根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供豐富的連接方式和接口密度，在互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)中都獲得了廣泛應(yīng)用 。
第三代路由器：分布轉(zhuǎn)發(fā)，總線交換
上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的Web技術(shù)使IP網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛發(fā)展，用戶的訪問(wèn)面獲得了極大的拓寬，訪問(wèn)的地方也不再像過(guò)去那樣固定，于是經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法從Cache找到路由的現(xiàn)象，總線、CPU的瓶頸效應(yīng)再次出現(xiàn) 。另外，由于用戶的增加和路由器接口數(shù)量不足引發(fā)的問(wèn)題也再次暴露出來(lái)了 。為了解決這些問(wèn)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，由主控板負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的治理和路由的收集、計(jì)算功能，并將計(jì)算出的轉(zhuǎn)發(fā)表下發(fā)到各業(yè)務(wù)板，而各業(yè)務(wù)板則根據(jù)保存的路由轉(zhuǎn)發(fā)表獨(dú)立地進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā) 。此外，總線技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，通過(guò)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，使路由器的處理性能成倍提高 。

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