Labs 導讀

路由器（Router）作為一種常見的網絡設備，能夠支持各種局域網和廣域網接口，主要用于局域網和廣域網的互聯，實現不同結構、邏輯分離的網絡之間相互通信。在過去三十多年，路由器穩步發展，滿足了用戶對更高帶寬和更快的互聯網的需求。

Part 01、  路由器簡介 

路由器是一種專用的網絡設備，它用于連接多個結構不同、邏輯上分開的網絡。路由器主要包含路由和轉發兩大機制，它能夠計算數據包從發送端到目的端的最佳路由路徑，并進行分組轉發。隨著互聯網的發展和普及，作為網絡基礎設施建設重要組件之一的路由器對網絡的發展和應用具有特殊的重要性。

Part 02、 路由器發展歷程 

自1986年思科公司推出世界上第一臺商用路由器后，經過30多年的發展，出現了五代具有里程碑意義的路由器。

第一代路由器：世界上第一臺商用路由器（AGS）

1984年Leonard Bosack和Sandy Lerner夫婦在圣何塞創立了著名的思科公司，兩年后，他們推出了一款名為“多協議路由器（Access Gateway Server，簡稱AGS）”的產品。顧名思義，多協議路由器能夠讓數據在使用不同協議的計算機網絡之間順利傳輸。這樣一來，原本互不兼容的計算機網絡就被路由器連接到了一起。此時的路由器并不支持太多的網絡連接，所需處理的業務也比較小，對它的數據處理能力沒有太高的要求。

第二代路由器：Cache技術

隨著網絡規模和流量的增大，人們需要更多的網絡接口，路由器CPU和總線的負擔也越來越重。針對這一問題，技術人員在路由器的網絡接口卡中引入了Cache技術。這一技術的出發點是，大多數用戶通常訪問小部分常用的網絡，所以可以通過Cache技術將這些常用的路由信息緩存在業務接口卡上。如此一來，大部分報文可以通過緩存在Cache中的路由表進行直接轉發，大大減小了路由器CPU和總線的負擔。

第三代路由器：路由與轉發分離技術

上世紀末，Web技術的問世讓網絡更加快速的發展，用戶不再局限于訪問少數常用的網絡。因此，從Cache尋找路由信息不再像過去那樣容易命中，路由器CPU和總線的瓶頸問題再次成為焦點。針對這一問題，第三代的路由器引入了全分布式—路由與轉發分離的技術。其中，主控板作為這一結構的中心，統籌管理設備，收集和計算路由信息，并將計算得到的轉發表下發到各個業務版，而業務板則利用路由轉發表實現具體的路由轉發功能。業務板的路由轉發完全獨立于主控板，同時多塊業務板之間以并行的方式運行，從而讓路由器的性能得到有效的提高。

第四代路由器：ASIC分布轉發技術

后Web時代，隨著互聯網的空前發展，網絡流量以指數級迅速增長，過去基于軟件的IP路由器技術不能夠滿足帶寬的要求，于是出現了ASIC分布轉發技術。ASIC是 Application Specific Integrated Circuit（專用集成電路）的簡稱，ASIC分布轉發技術基于硬件交換技術，它采用硬件的方式來實現轉發的過程。ASIC硬件轉發芯片包含多個硬件表格和查找引擎，能夠快速查找到設備中的路由表等信息，并且它還具備自適應的能力，能夠自動調整硬件表格和查找引擎的容量來應對網絡流量的變化。

第五代路由器：NP技術

21世紀初，路由器的業務能力成為廠商關注的重點。為解決基礎IP網絡的缺陷，路由器中引入了網絡管理、業務管理、VPN和IP-Qos等新技術。在業務流程的處理上，這一代的路由器還引入了專為IP網絡設計的NP技術。NP（Network Processor，網絡處理器）具有可編程的能力，被廣泛應用于包處理、協議分析、路由查找、防火墻和Qos等場景。它和GPU具有很多相似的設計理念，可以通過若干經優化后性能高效的微處理器并行地完成計算任務。除此之外，NP的組成還包括一些硬件協處理器，它們能夠應對諸如流量調度算法、QoS擁塞控制算法、路由表查找算法等復雜操作，實現路由器處理性能的有效提升。

Part 03、  路由器未來發展趨勢 

3.1 智能路由將持續發展

隨著越來越多的智能終端接入網絡，用戶對網絡提出了更快更穩定更安全的要求，而傳統的路由器已經無法滿足用戶進一步提出的需求。智能化路由器的出現實現了對設備和網絡的智能化管理，它能夠對不同的智能終端設備進行數據收集、計算和分析處理，并將結果反饋給用戶，從而實現服務質量的提升。智能路由器的發展需要大數據分析、機器學習、云計算等技術的支撐和軟硬件的高度整合。作為家庭網絡的中心和所有流量的入口，未來智能路由器將擁有控制智能終端和安全防護的能力，成為家庭媒體和智能家居的中心。

3.2 路由器融合網絡平臺將有新發展

隨著移動互聯網的迅猛發展，路由器不再僅限于提供簡單網絡連接的數據傳輸服務，還要將其自身與更多的網絡服務相結合，以此實現更多的實時性網絡應用。路由器融合網絡平臺將成為路由器發展的新方向，以把多種網絡服務結合起來，從而實現和支持更多的實時網絡應用和管理服務。

3.3 WIFI6將帶來的新的機遇與挑戰

WiFi6是第六代無線網絡技術，是WiFi聯盟創建于IEEE 802.11標準的無線局域網技術。相比較WiFi5，WiFI6具有更高的數據傳輸速度、更好的性能和連接穩定性、支持更多設備的連接、所需耗電量更低等優點，這將使用戶的體驗得到跨越性的提升。未來，WiFi6將推廣應用于家庭網絡、企業網絡和公共場所等各種場景。例如，WiFi6技術能夠讓更多的設備同時連接到家庭網絡上，而不必擔心網絡延遲和信道沖突等問題。在高密度的機場、酒店、商場等公共場所，WiFi6能夠提供更快的響應速度和更穩定的連接，從而解決網絡擁堵和信號干擾問題。得力于WiFi6技術的發展，未來將產生更多信息化、智能化和多端協同的應用。

Part 04、  總結  

自1986年思科公司推出世界上第一臺商用路由器以后，經過30多年的發展，出現了五代具有里程碑意義的路由器。Cache技術、路由與轉發分離技術、ASIC分布轉發技術和NP技術的出現，使得路由器的性能一路高歌猛進，有效應對了互聯網時代網絡流量的爆發式增長。未來，路由器將在智能路由、網絡平臺融合、WiFi6等方向有更長遠的發展。