芯片速度每18个月翻一翻，而因特网的流量是每六个月翻一翻。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的三个方向发展。路由器的功能 在具体分析路由器的发展趋势之前，我们先简单介绍一下路由器的功能。 传统上路由器工作于所谓网络7层协议的第三层，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，决定转发到哪一个下一个目的地（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。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。

       根据TCP/IP协议，路由器的数据包转发具体过程是：

       络接口接收数据包；这一步负责网络物理层处理，即把经编码调制后的数据信号还原为数据。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SDH，路由器有SDH接口，对应于DDN，路由器有V.35接口

       根据网络物理接口，路由器调用相应的链路层（网络7层协议中的第二层）功能模块以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单，主要是对数据完整性的验证，如CRC校验、帧长度检查。近年来，IP over something 的趋势非常明显，特别是光纤网络技术的迅速发展和IP作为事实标准的确立，使得在DWDM（密集波分复用）光纤上，IP（处于网络层——网络7层协议中的第三层）跳过链路层而被直接加载在物理层之上。

       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。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳的IP地址，IP数据包头的TTL（Time to Live）域开始减数，并计算新的校验和（checksum）。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规定而分段或重组。

       根据在路由表中所查到的下一跳IP地址，IP数据包送往相应的输出链路层，被封装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。

       下面详细介绍路由器的发展趋势。

       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的爆炸性增长，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。96，97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公司在速度这一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，这些路由器也被称千兆位交换路由器（GSR-Gigabit Switch Router）和太位交换路由器(TSR)。这些路由器的光接口速度也很快从OC-12 ( 622Mbps ) 跳到OC-48 ( 2.5Gbps ) 再到OC-192 ( 10Gbps )，这样的速度早已把ATM交换机远远地甩在身后。从此，ATM在核心网络中的不可代替的地位彻底发生了动摇。旷日持久的IP——ATM技术之争终于以IP占据压倒性的优势结束。不过，从以下的分析，我们也可以看出，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。

       件体系结构。路由器的硬件体系结构大致经历了6次变化（《路由器的体系结构》中将详细讨论），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。

        ASIC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的设计生产的投入相当大，一般来说，AISC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，因此具有一定程度的灵活性；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协议处理的CPU，CPU体系结构设计专门化的适应协议处理，通过改写微码，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。

        三层交换。这是协议处理过程的一次革命性突破，也是现在GSR和TSR名称的来源。自从名不见经传的Ipsilon公司在1994年推出“一次路由，然后交换”的IPSwitch技术之后，各大公司纷纷推出自己专有的三层交换技术。如Cisco的Tag Switch、3Com 的Label Switch等。综合这些专有技术的优点，IETF终于在1998年推出了性能优越的多协议标记交换(MPLS)。与“一次路由，然后交换”的最初思想相比，MPLS从网络结构这一更高的层次来考虑三层交换技术，力图一举解决三层交换网络流量管理的问题。与最初的Ipswitch技术不同，MPLS协议要对IP协议包做改动，在网络边缘，MPLS路由器对每个进来的IP数据包加上标签(Label)，在其后的传输中，核心路由交换设备将只依据这个标签决定转发路径，这种做法已经十分类似ATM世界中的虚电路概念。目前这一方面的研究仍在进行中，主要技术难点在于如何在网络自治系统中确定网络边缘路由器上的标签分配方案，以及如何根据网络负载和故障情况动态自适应调整这个方案。