路由器技術綜述

路由器軟件一般實現路由協議功能、查表轉發功能和管理維護等其他功能。由于互聯網規模龐大，運行在互聯網上路由器中的路由表非常巨大，可能包含幾十萬條路由。查表轉發工作可想而知非常繁重。在高端路由器中上述功能通常由ASIC芯片硬件實現。

路由軟件的高復雜性另一方面體現在高可靠性、高可用性以及魯棒性。實現路由軟件的功能并不復雜，在免費共享軟件中我們甚至可以得到路由協議和數據轉發的實現源碼。但是難點在于需要該軟件每年365天，每天24小時高效可靠地運行。

在路由器研制過程中，可以通過購買商用源碼等形式迅速實現路由器。但是通常認為路由器軟件需要一年甚至兩年的時間來穩定。

可編程ASIC

ASIC芯片是專用集成電路，是當前路由器實現線速轉發數據的的核心技術。可編程ASIC將多項功能集中到一個芯片上，具有設計簡單、可靠性高、電源消耗少等優點，能使設備得到更高的性能和更低的成本。

通過ASIC芯片的使用，還可以增加設備端口密度。使用ASIC芯片的端口密度是使用通用芯片時端口密度的數倍。

可編程ASIC芯片的設計是當前高性能路由器實現的硬件保證。

路由器接口

路由器接口用作將路由器連接到網絡，可以分為局域網接口及廣域網接口兩種。局域網接口主要包括以太網(10M、100M和1000M以太網)、令牌環、令牌總線、FDDI等網絡接口。廣域網主要包括E1/T1、E3/T3、DS3、通用串行口（可轉換成X.21 DTE/DCE、V.35 DTE/DCE、RS?232 DTE/DCE、RS?449 DTE/DCE、EIA530 DTE）ATM接口、POS接口等網絡接口。

當前路由器接口技術較成熟，難點在于高密度接口板的設計與制作和高速接口（大于/等于2.5Gbps）的實現。

路由協議

路由器路由協議的實現是路由器軟件中重要組成部分。路由協議用作建立以及維護路由表。路由表用于為每個IP包選擇輸出端口或下一跳地址。開放的路由協議主要包含RIP/RIPv2、OSPF、IS－IS和BGP4。

RIP/RIPv2、OSPF和IS－IS作為域內路由協議，一般用在AS(自治系統)內部，用于在AS內部計算以及交換網絡可達性消息。RIP/RIPv2是距離向量路由協議，一般用于企業內部小規模網絡。OSPF和IS－IS協議原理和實現都類似，是鏈路狀態協議，一般用于大規模企業網或運營商網絡。

BGP4協議基于距離向量，是當前AS間路由協議的唯一選擇。通常BGP交換大量網絡可達性消息，是IP網上重要協議。

路由協議的實現與路由器軟件要求相似，需要實現高可靠、高穩定、魯棒性以及安全性。路由器性能

路由器性能通常主要包含如下內容：

背板能力：通常指路由器背板容量或者總線能力。

吞吐量：指路由器包轉發能力。

丟包率：指路由器在穩定的持續負荷下由于資源缺少在應該轉發的數據包中不能轉發的數據包所占比例。

轉發時延：指需轉發的數據包最后一比特進入路由器端口到該數據包第一比特出現在端口鏈路上的時間間隔。

路由表容量：指路由器運行中可以容納的路由數量。

可靠性：指路由器可用性、無故障工作時間和故障恢復時間等指標。

路由器隊列管理機制

由于路由器是基于分組交換的設備，在每個端口上帶寬統計復用，所以路由器必須在端口上維護一個或多個隊列，否則路由器無法處理多個數據包同時向同一端口轉發以及端口上QoS能力等問題。隊列管理算法的好壞直接影響路由器性能、QoS能力以及擁塞管理能力。通常隊列管理算法分為基于時標算法、基于輪轉算法以及基于優先級隊列等。

基于時標的分組調度算法都有相同的形式，它們為每個分組維持兩個時標，一個命名為起始時標（start time－stamp），一個命名為完成時標（finish time－stamp）。路由器根據上述時標來決定下一轉發數據包。基于時標的算法最常見的有WFQ、WF2Q等。

另一類調度算法是基于輪轉調度機制的，它們的工作原理與操作系統里的多任務輪轉調度有類似之處。基于輪轉的調度算法通常有WRR、DRR等。

基于優先級的隊列管理能根據預先規定或用戶指定的優先級，調度不同隊列的數據包轉發。

路由器通常還在隊列中使用RED（隨即早期偵測）、WRED（加權隨即早期偵測）等機制來避免擁塞。

MPLS技術