發(fā)布時(shí)間:2024-04-07作者來源:金航標(biāo)瀏覽:1565
路由器的誕生可追溯到20世紀(jì)60年代末,當(dāng)時(shí)美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家和工程師倫納德·伯斯特及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究,他們成功開發(fā)出了名為“Interface Message Processor (IMP)”的設(shè)備,這一發(fā)明成為了早期互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的關(guān)鍵組件之一。
IMP的作用是將數(shù)據(jù)分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),可以看作是早期路由器的前身,它實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分組交換和路由功能。IMP的引入使得分布式計(jì)算和通信成為可能,為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
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(chuàng)立了[敏感詞]的思科公司,其創(chuàng)始人設(shè)計(jì)了一種叫做“多協(xié)議路由器”的全新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,使得斯坦福大學(xué)中相互不兼容的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接到了一起,這就是第一代路由器。
兩年后,思科公司在1986年正式推出了第一款多協(xié)議路由器---AGS。
但第一代的路由器跟今天的路由器相比有很大的區(qū)別。第一代的路由器并沒有太多的網(wǎng)絡(luò)連接,主要是用于科研和教育機(jī)構(gòu)以及企業(yè)連接到互聯(lián)網(wǎng)。
第二代路由器:Cache技術(shù)
隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量的增大,人們需要更多的網(wǎng)絡(luò)接口,路由器CPU和總線的負(fù)擔(dān)也越來越重。針對這一問題,技術(shù)人員在路由器的網(wǎng)絡(luò)接口卡中引入了Cache技術(shù)。將少數(shù)常用的路由信息采用Cache技術(shù)保留在業(yè)務(wù)接口卡上,如此一來,大部分報(bào)文可以通過緩存在Cache中的路由表進(jìn)行直接轉(zhuǎn)發(fā),大大減小了路由器CPU和總線的負(fù)擔(dān)。只對于Cache中找不到的報(bào)文傳輸?shù)紺PU進(jìn)行處理,這就是第二代路由器。
第二代路由器轉(zhuǎn)發(fā)性能提升較大,還可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供豐富的連接方式和接口密度,在互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
第三代路由器:路由與轉(zhuǎn)發(fā)分離技術(shù)
20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展,Web技術(shù)的問世讓網(wǎng)絡(luò)更加快速的發(fā)展,用戶需要訪問更多的網(wǎng)絡(luò),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(diǎn)。針對這一問題,引入了全分布式---路由與轉(zhuǎn)發(fā)分離的技術(shù),制造出第三代路由器。
第三代路由器通過主控板負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的管理和路由的收集、計(jì)算功能,并把計(jì)算形成的轉(zhuǎn)發(fā)表下發(fā)到各業(yè)務(wù)板;各業(yè)務(wù)板根據(jù)保存的路由轉(zhuǎn)發(fā)表能夠獨(dú)立進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。另外總線技術(shù)也得到了較大的發(fā)展,通過總線、業(yè)務(wù)板之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完全獨(dú)立于主控板,實(shí)現(xiàn)了并行高速處理,使得路由器的處理性能成倍提高。
第四代路由器:ASIC分布轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)
90年代中后期,隨著IP網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化,Web技術(shù)出現(xiàn)以后,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到空前的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)用戶呈爆炸式增長。
網(wǎng)絡(luò)流量開始以指數(shù)級數(shù)量迅速增長,過去基于軟件的IP路由器技術(shù)不能夠滿足帶寬的要求,報(bào)文處理中需要包含諸如QoS保證、路由查找、二層幀頭的剝離/添加等復(fù)雜操作,過去傳統(tǒng)的做法是不可能實(shí)現(xiàn)的。
于是,出現(xiàn)了ASIC分布轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。ASIC是 Application Specific Integrated Circuit(專用集成電路)的簡稱,ASIC分布轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)基于硬件交換技術(shù),它采用硬件的方式來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)的過程。ASIC硬件轉(zhuǎn)發(fā)芯片包含多個(gè)硬件表格和查找引擎,能夠快速查找到設(shè)備中的路由表等信息,并且它還具備自適應(yīng)的能力,能夠自動(dòng)調(diào)整硬件表格和查找引擎的容量來應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)流量的變化。這樣一來,使得路由器的性能達(dá)到千兆比特,即早期的千兆交換式路由器(Gigabit Switch Router,GSR)。
第五代路由器:NP技術(shù)
21世紀(jì)初,為解決基礎(chǔ)IP網(wǎng)絡(luò)的缺陷,路由器中引入了網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)管理、VPN和IP-Qos等新技術(shù)。但在硬件體系結(jié)構(gòu)上繼承了第四代路由器的成果,在關(guān)鍵的IP業(yè)務(wù)流程處理上則采用了可編程的、專為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)。
在業(yè)務(wù)流程的處理上,這一代的路由器還引入了專為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的NP技術(shù)。NP(Network Processor,網(wǎng)絡(luò)處理器)具有可編程的能力,被廣泛應(yīng)用于包處理、協(xié)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(shè)計(jì)理念,可以通過若干經(jīng)優(yōu)化后性能高效的微處理器并行地完成計(jì)算任務(wù)。除此之外,NP的組成還包括一些硬件協(xié)處理器,它們能夠應(yīng)對諸如流量調(diào)度算法、QoS擁塞控制算法、路由表查找算法等復(fù)雜操作,實(shí)現(xiàn)路由器處理性能的有效提升。
中國路由器時(shí)代
1994年中國通過一條64K的國際專線,全功能接入Internet,從此被國際上正式承認(rèn)為擁有全功能Internet的國家,中國互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代從此開啟。
網(wǎng)民開始使用調(diào)制解調(diào)器(Modem,也稱為“貓”)通過電話線撥號上網(wǎng),modem一般指調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器是一種計(jì)算機(jī)硬件,它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號翻譯成通過普通電話線傳送的模擬信號,而這些模擬信號又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收,并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語言。這一過程叫做兩臺計(jì)算機(jī)間的通信。
從此,計(jì)算機(jī)終于連上了互聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)民開始享受56 kbps的網(wǎng)速。
2000年以后,終于出現(xiàn)了ADSL。ADSL 是一種新的數(shù)據(jù)傳輸方式。它因?yàn)樯闲泻拖滦袔挷粚ΨQ,因此稱為非對稱數(shù)字用戶線環(huán)路。它采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個(gè)相對獨(dú)立的信道,從而避免了相互之間的干擾。通常ADSL在不影響正常電話通信的情況下可以提供[敏感詞]3.5Mbps的上行速度和[敏感詞]24Mbps的下行速度。
ADSL之后,出現(xiàn)了更多基于DSL技術(shù)的撥號上網(wǎng)方式,例如ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL和HDSL等,統(tǒng)稱為xDSL(數(shù)字用戶線路,Digital Subscriber Line)。xDSL是一種新的傳輸技術(shù),在現(xiàn)有的銅質(zhì)電話線路上采用較高的頻率及相應(yīng)調(diào)制技術(shù),即利用在模擬線路中加入或獲取更多的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號處理技術(shù)來獲得高傳輸速率(理論值可達(dá)到52Mbps)。
到2019年,中國進(jìn)入PON光纖接入路由器時(shí)代,三大運(yùn)營商“自上而下”合力推動(dòng)千兆光纖入戶。
總的來說,路由器的發(fā)明者是倫納德·伯斯特,他的早期研究為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。路由器的設(shè)計(jì)和功能在不斷改進(jìn)和完善,采用多種技術(shù),如IP路由、以太網(wǎng)交換等,實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)連接。
路由器的演進(jìn)歷程顯著,從最初的有線形式逐漸演進(jìn)為無線Wi-Fi技術(shù)。自2000年第一代無線Wi-Fi路由器問世以來,技術(shù)不斷迭代更新,至2024年已發(fā)展到第七代Wi-Fi7路由器。這一發(fā)展歷程使得數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)連接效率大幅提升,便捷性也顯著提高,路由器因此成為了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和人類生活中不可或缺的重要組成部分。
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