隨著我國路由行業的發展，也推動了核心路由器技術的升級，這里我們主要分析了核心路由器技術的未來發展方向，為了緩解互連瓶頸，在最近幾年涌現出了許多新的系統和解決方案，其中采用專用ASIC來完成規定的數據包處理工作是十分理想的，但它的開發周期太長，復雜的ASIC要18個月到2年時間，每一個ASIC的開發都必須經歷一個設計和制造的周期，適應不了當今越來越短的產品開發周期。

網絡處理器從2000年初出現到現在被許多網絡設備制造商選作新一代核心路由器技術的核心處理器。而在這段時間里，能夠開發出成熟的NPU芯片的公司也從開始的兩三個迅速增加到了十幾個，而且NPU的處理能力也從2.5Gbps擴展到10Gbps。這些都說明網絡處理器技術在網絡產品的市場中越來越占用重要的位置。尤其在高端路由器市場，網絡處理器以其杰出的包處理性能及可編程性已經成為構成路由轉發引擎不可替代的部分。與傳統的處理器相比，網絡處理器具有以下的優勢：

1、網絡處理器可以提供數據包的線速轉發功能，包括數據包的分類、統計和轉發。另外還可以根據用戶程序的要求進行數據包的重組和分拆;

2、網絡處理器可以根據用戶需要進行帶寬的分配和優先級定義，實現對各類用戶數據包的分類管理;

3、實現對三層及三層以上協議的分析。

由于看到了網絡處理器巨大的應用前景，網絡處理器的制造商在提供IC產品的同時，也開始提供各種通用的軟件功能模塊。這些軟件功能塊大大節省了使用這些NPU的設備商的產品設計時間，提高了產品的競爭力。總的來說，網絡處理器一方面保持了基于CPU設計的靈活性，一方面在實際上消除了傳統CPU的瓶頸問題。在這類體系結構中，網絡處理器存在于物理接口器件與交換結構之間的接口卡上，擔負本卡上數據包的轉發和管理。

大容量交換矩陣的應用

在最初的交換式結構中，由接口卡負責發送信息包的報頭，通過交換結構送至一個轉發引擎，由它做出轉發決定，并將處理結果返回接口卡。接口卡再將信息包轉發至相應的輸出接口。隨著網絡處理器的引入，交換結構更加不可缺少。在這種系統中，網絡處理器位于各個線卡上，而交換結構在輸入線卡與輸出線卡之間提供一對一的直接連接。

交換結構的實現方式可以分為三種：共享內存、共享總線和矩陣式交換。其中共享內存方式實現簡單、也可以達到比較高的速率(20Gbps)，但是速率的進一步提高將受到內存速度的限制，很難有更大的突破;共享總線易于擴展，也比較容易實現，但是速率相對較低。而矩陣式交換則可以達到比較高的交換速率，而且隨著技術的發展，速率還可以進一步提高。目前最常用的結構形式是輸入口與輸出口的8×8，或16×16矩陣，帶寬范圍涵蓋了OC—3至OC—192。矩陣式交換結構一般包括兩個部分流量管理單元和交換矩陣。其中流量管理單元位于各個線卡上，與不同的網絡處理器相連，實現以下的功能：

1、作為網絡處理器與交換矩陣的接口，接收網絡處理器輸出的數據包，進行數據緩沖并轉換成可以為交換矩陣接收的數據格式;

2、與NPU緊密結合，實現多播、廣播、端口流量分配、優先級管理等功能。

Crossbar是交換結構的核心部分。Crossbar的容量是非常靈活的，理論上可以隨著端口數的增加無限增長。目前已經有許多IC公司宣布可以提供從最常用的40G交換矩陣到T級規模的交換矩陣產品。

以硬件查找路由表代替軟件查表

傳統的基于軟件的路由查找策略，如樹或哈希算法，其執行過程都是相當慢的，而且與路由表的大小相關聯。所以，這些方法只能用于比較小的、性能較低的包轉發應用。采用哈希算法和樹相結合的方法通常可以減少每次搜索對寄存器的訪問次數。例如，動態編程和附加二級查找樹可以減少路由查找需要的訪問次數。盡管這種方式可以使得查找過程流水線化，但是數據結構的高度優化和壓縮使得路由表的更新需要花費更多的寄存器訪問和處理器周期。當路由表增大時，這個值還會增加。在路由表更新時，輸入的數據包必須被緩存或丟棄，降低了核心路由器技術的性能。另外，基于軟件查找和更新路由表的不確定性增加了包傳輸時的抖動，因此必須進行包的緩存，在高速率時還會造成丟包。

因此，為了適應網絡的發展，理想的包轉發方案必須能夠不但保證線速的數據轉發速率，并且要提供足夠大的路由表來滿足下一代的路由設備的需要(在邊界位置應達到512K)。同時它還要能夠以很小的更新時延來處理長時間的突發路由表更新。盡管通常路由表的更新為每秒幾百次，但瞬間突發更新則可能會高出很多。要解決這個問題，目前來看最為有效的辦法是采用專門的協處理器結合內容尋址寄存器CAM來完成快速路由查找或更新。下一代網絡發展的總體趨勢必然是帶寬的迅速增長和速度的不斷提高。核心路由器技術這個中心節點的交換容量也必然會以幾十～幾百倍的速度增長。這時，核心路由器技術的發展就會面臨兩個問題：

1、核心路由器技術的端口數量大大增加。按照一個交換容量為160G的系統計算，如果都采用速率為OC192的線卡，則系統中線卡的數量將達到64個。為了容納如此多的線卡，核心路由器技術的體積不可避免的會變得非常之龐大。

2、線卡數量的增加及每個線卡上數據速率的提高都對路由器背板的設計提出了更高的要求，需要更多的屏蔽和更多的信號層，也就是更厚的背板。這樣的要求顯然是不可能實現的。

這兩個問題的解決方法都是相同的，也就是試圖將線卡和交換系統分離開來。目前，許多Switch Fabric的制造商已經在其產品中采用了一種稱為SERDES的接口來連接位于線卡上的TM單元和交換板上的Crossbar。SERDES接口是一種類似SDH標準的接口，在其數據幀中也分為開銷和凈荷兩部分。其中開銷字節傳輸的是一些請求信息或流控信息。在交換板上，各輸入端口的同步通過SERDES數據幀中傳遞的同步時鐘來保證。SERDES接口雖然現在還沒有被NP論壇接受為一種通用的接口標準，但它的出現為以后實現線卡與交換單元的光連接打下了基礎。