Labs 导读
路由器（Router）作为一种常见的网络设备，能够支持各种局域网和广域网接口，主要用于局域网和广域网的互联，实现不同结构、逻辑分离的网络之间相互通信。在过去三十多年，路由器稳步发展，满足了用户对更高带宽和更快的互联网的需求。
Part 01、 路由器简介
路由器是一种专用的网络设备，它用于连接多个结构不同、逻辑上分开的网络。路由器主要包含路由和转发两大机制，它能够计算数据包从发送端到目的端的最佳路由路径，并进行分组转发。随着互联网的发展和普及，作为网络基础设施建设重要组件之一的路由器对网络的发展和应用具有特殊的重要性。
Part 02、 路由器发展历程
自1986年思科公司推出世界上第一台商用路由器后，经过30多年的发展，出现了五代具有里程碑意义的路由器。
第一代路由器：世界上第一台商用路由器（AGS）
1984年Leonard Bosack和Sandy Lerner夫妇在圣何塞创立了著名的思科公司，两年后，他们推出了一款名为“多协议路由器（Access Gateway Server，简称AGS）”的产品。顾名思义，多协议路由器能够让数据在使用不同协议的计算机网络之间顺利传输。这样一来，原本互不兼容的计算机网络就被路由器连接到了一起。此时的路由器并不支持太多的网络连接，所需处理的业务也比较小，对它的数据处理能力没有太高的要求。
第二代路由器：Cache技术
随着网络规模和流量的增大，人们需要更多的网络接口，路由器CPU和总线的负担也越来越重。针对这一问题，技术人员在路由器的网络接口卡中引入了Cache技术。这一技术的出发点是，大多数用户通常访问小部分常用的网络，所以可以通过Cache技术将这些常用的路由信息缓存在业务接口卡上。如此一来，大部分报文可以通过缓存在Cache中的路由表进行直接转发，大大减小了路由器CPU和总线的负担。
第三代路由器：路由与转发分离技术
上世纪末，Web技术的问世让网络更加快速的发展，用户不再局限于访问少数常用的网络。因此，从Cache寻找路由信息不再像过去那样容易命中，路由器CPU和总线的瓶颈问题再次成为焦点。针对这一问题，第三代的路由器引入了全分布式—路由与转发分离的技术。其中，主控板作为这一结构的中心，统筹管理设备，收集和计算路由信息，并将计算得到的转发表下发到各个业务版，而业务板则利用路由转发表实现具体的路由转发功能。业务板的路由转发完全独立于主控板，同时多块业务板之间以并行的方式运行，从而让路由器的性能得到有效的提高。
第四代路由器：ASIC分布转发技术
后Web时代，随着互联网的空前发展，网络流量以指数级迅速增长，过去基于软件的IP路由器技术不能够满足带宽的要求，于是出现了ASIC分布转发技术。ASIC是 Application Specific Integrated Circuit（专用集成电路）的简称，ASIC分布转发技术基于硬件交换技术，它采用硬件的方式来实现转发的过程。ASIC硬件转发芯片包含多个硬件表格和查找引擎，能够快速查找到设备中的路由表等信息，并且它还具备自适应的能力，能够自动调整硬件表格和查找引擎的容量来应对网络流量的变化。
第五代路由器：NP技术
21世纪初，路由器的业务能力成为厂商关注的重点。为解决基础IP网络的缺陷，路由器中引入了网络管理、业务管理、VPN和IP-Qos等新技术。在业务流程的处理上，这一代的路由器还引入了专为IP网络设计的NP技术。NP（Network Processor，网络处理器）具有可编程的能力，被广泛应用于包处理、协议分析、路由查找、防火墙和Qos等场景。它和GPU具有很多相似的设计理念，可以通过若干经优化后性能高效的微处理器并行地完成计算任务。除此之外，NP的组成还包括一些硬件协处理器，它们能够应对诸如流量调度算法、QoS拥塞控制算法、路由表查找算法等复杂操作，实现路由器处理性能的有效提升。
Part 03、 路由器未来发展趋势
3.1 智能路由将持续发展
随着越来越多的智能终端接入网络，用户对网络提出了更快更稳定更安全的要求，而传统的路由器已经无法满足用户进一步提出的需求。智能化路由器的出现实现了对设备和网络的智能化管理，它能够对不同的智能终端设备进行数据收集、计算和分析处理，并将结果反馈给用户，从而实现服务质量的提升。智能路由器的发展需要大数据分析、机器学习、云计算等技术的支撑和软硬件的高度整合。作为家庭网络的中心和所有流量的入口，未来智能路由器将拥有控制智能终端和安全防护的能力，成为家庭媒体和智能家居的中心。
3.2 路由器融合网络平台将有新发展
随着移动互联网的迅猛发展，路由器不再仅限于提供简单网络连接的数据传输服务，还要将其自身与更多的网络服务相结合，以此实现更多的实时性网络应用。路由器融合网络平台将成为路由器发展的新方向，以把多种网络服务结合起来，从而实现和支持更多的实时网络应用和管理服务。
3.3 WIFI6将带来的新的机遇与挑战
WiFi6是第六代无线网络技术，是WiFi联盟创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。相比较WiFi5，WiFI6具有更高的数据传输速度、更好的性能和连接稳定性、支持更多设备的连接、所需耗电量更低等优点，这将使用户的体验得到跨越性的提升。未来，WiFi6将推广应用于家庭网络、企业网络和公共场所等各种场景。例如，WiFi6技术能够让更多的设备同时连接到家庭网络上，而不必担心网络延迟和信道冲突等问题。在高密度的机场、酒店、商场等公共场所，WiFi6能够提供更快的响应速度和更稳定的连接，从而解决网络拥堵和信号干扰问题。得力于WiFi6技术的发展，未来将产生更多信息化、智能化和多端协同的应用。
Part 04、 总结
自1986年思科公司推出世界上第一台商用路由器以后，经过30多年的发展，出现了五代具有里程碑意义的路由器。Cache技术、路由与转发分离技术、ASIC分布转发技术和NP技术的出现，使得路由器的性能一路高歌猛进，有效应对了互联网时代网络流量的爆发式增长。未来，路由器将在智能路由、网络平台融合、WiFi6等方向有更长远的发展。
